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隧道工程设计理论与方法
日期:2017-4-19 10:12:48 作者:隧道安全监测 来源:本站原创
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(一)设计理论

    目前,地下工程结构设计理论的发展大概经历了三个阶段:第一阶段,古典设计理论阶段;第二阶段,荷载结构理论(散体压力理论)阶段;第三阶段,连续介质理论阶段(共同作用理论阶段)。

 

    在地下工程结构计算理论研究的发展过程中,后期提出的计算方法一般并不否定前期的研究成果。鉴于岩土介质的复杂多变性,这些计算方法一般都有各自的适用场合,但都带有一定的局限性。目前,我国在地下工程的结构计算中,采用较多的仍是以散体压力理论为基础的荷载——结构法,原因是:一方面该理论发展时间较长,应用中有较多经验;.另一方面,该计算理论形式简单,比较容易为工程设计人员所掌握。

 

(二)设计方法

    隧道及地下工程结构的设计方法主要有工程类比法、荷载——结构法、地层结构法、信息反馈法、综合设计法和针对地震荷载的动力设计法六种类型。

 

    国际隧道协会于1978年曾成立结构设计模型研究组,收集和汇总了各国会员目前采用的地下结构设计方法。经过总结,国际隧道协会认为,目前采用的地下结构设计方法可以归纳为以下四种设计模型。

 

    (1)工程类比法:以参照过去隧道工程实践经验进行工程类此:设计的方法。

 

    (2)收敛,约束法:也称特征曲线法。以现场隧道检测和室内试验为主的实用设计方法。

 

    (3)荷载——结构法:以作用、反作用模型,采用结构力学理论进行设计的方法,例如,弹性地基圆环计算、弹性地基框架计算、温克尔假定的链杆法等计算方法。

 

    (4)连续介质模型:包括解析法和数值法。数值计算法目前主要是有限单元法或有限差分法。

 

    每种设计模型或方法各有其适用的场合,也各有自身的局限性。由于地下结构的设计受各种复杂因素的影响,围岩变形破坏机制与相应理论还不成熟,因此,工程类比法和链杆法是目前主要的设计方法。

 

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