摘要:
首先考慮圍巖松動圈支護體的影響,在完全接觸條件下,根據彈塑性力學理論,推導出深埋圓形隧道每層襯砌切向應力和徑向應力分量的解析解;然后根據混凝土和圍巖材料受力狀態的不同,選用不同的破壞準則,引入功能梯度材料思想,構建了不同彈性模量雙層混凝土圓形襯砌優化設計的目標函數,即當目標函數為最小值時,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ層結構同時接近或達到預設破壞狀態,在設計上才最為合理;最后對襯砌材料的彈性模量和襯砌厚度分別進行了優化設計.算例分析表明:(1)隨著圍巖應力的增大,E2/E1和E2/E3都減小.在相同大小的圍巖應力作用下,總有E2/E1<E2/E3,故而建議設計時Ⅰ層襯砌的彈性模量應大于圍巖松動圈支護體的彈性模量.(2)隨著圍巖應力的增大,Ⅰ層襯砌的厚度增大.在相同大小的圍巖應力作用下,當E2/E1>E2/E3時所求得的Ⅰ層襯砌最優厚度總是小于E2/E1<E2/E3時所求得的Ⅰ層襯砌厚度,故而可通過改變Ⅰ層襯砌和圍巖松動圈支護體的彈性模量相對大小來調整Ⅰ、Ⅱ層襯砌的厚度.