| 中文摘要 | 第3-5页 |
| 英文摘要 | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第11-27页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11-13页 |
| 1.2 膨胀岩隧道研究现状 | 第13-18页 |
| 1.2.1 膨胀岩分类及膨胀机理 | 第13-14页 |
| 1.2.2 粘土类膨胀岩膨胀实验研究 | 第14-16页 |
| 1.2.3 硬石膏岩实验研究 | 第16页 |
| 1.2.4 膨胀岩理论模型 | 第16-18页 |
| 1.3 隧道可靠性研究现状 | 第18-23页 |
| 1.3.1 支护结构可靠性研究现状 | 第18-21页 |
| 1.3.2 复杂围岩地质条件下隧道可靠性研究 | 第21-23页 |
| 1.4 研究内容及思路 | 第23-27页 |
| 1.4.1 研究内容 | 第23-24页 |
| 1.4.2 研究方法及技术路线 | 第24-27页 |
| 2 硬石膏岩物理性质及力学性质 | 第27-47页 |
| 2.1 石膏质岩的物理性质 | 第27-40页 |
| 2.1.1 矿物成份分析 | 第27-32页 |
| 2.1.2 天然含水率分析 | 第32-36页 |
| 2.1.3 岩块干密度分析 | 第36-38页 |
| 2.1.4 孔隙特征分析 | 第38-40页 |
| 2.2 硬石膏岩常规力学行为 | 第40-45页 |
| 2.2.1 单轴压缩试验 | 第40-42页 |
| 2.2.2 三轴压缩试验 | 第42-44页 |
| 2.2.3 巴西劈裂试验 | 第44-45页 |
| 2.3 本章小结 | 第45-47页 |
| 3 硬石膏岩吸水-膨胀演化试验研究 | 第47-75页 |
| 3.1 持续供水条件下吸水-膨胀演化研究 | 第47-54页 |
| 3.1.1 试件制备 | 第47页 |
| 3.1.2 试验装置及方法 | 第47-49页 |
| 3.1.3 数据处理 | 第49-50页 |
| 3.1.4 膨胀规律分析 | 第50-52页 |
| 3.1.5 吸水过程分析 | 第52-54页 |
| 3.2 非持续供水条件下吸水-膨胀演化研究 | 第54-62页 |
| 3.2.1 试验条件及方法 | 第55-57页 |
| 3.2.2 数据处理 | 第57页 |
| 3.2.3 初始湿度对吸水-膨胀演化过程影响 | 第57-60页 |
| 3.2.4 相同初始湿度下吸水-膨胀演化过程 | 第60-61页 |
| 3.2.5 吸水率与膨胀性关系分析 | 第61-62页 |
| 3.3 压力作用下吸水-膨胀演化研究 | 第62-69页 |
| 3.3.1 试件制备 | 第63-64页 |
| 3.3.2 考虑水压的膨胀试验仪研发 | 第64-65页 |
| 3.3.3 试验方法及方案 | 第65页 |
| 3.3.4 数据处理 | 第65-66页 |
| 3.3.5 水压对吸水-膨胀演化过程影响 | 第66-69页 |
| 3.4 硬石膏岩吸水-膨胀演化本构模型 | 第69-73页 |
| 3.4.1 吸水演化方程 | 第69-71页 |
| 3.4.2 膨胀模量 | 第71-73页 |
| 3.4.3 吸水-膨胀演化本构模型 | 第73页 |
| 3.5 本章小结 | 第73-75页 |
| 4 考虑吸水-膨胀演化的隧道围岩-支护演化模型研究 | 第75-103页 |
| 4.1 围岩的弹-膨胀演化模型 | 第75-83页 |
| 4.1.1 模型建立 | 第75-79页 |
| 4.1.2 围岩的膨胀演化过程 | 第79-81页 |
| 4.1.3 围岩响应曲面 | 第81-83页 |
| 4.2 围岩的弹-塑-膨演化模型 | 第83-90页 |
| 4.2.1 模型建立 | 第83-86页 |
| 4.2.2 围岩的膨胀演化过程 | 第86-89页 |
| 4.2.3 围岩响应曲面 | 第89-90页 |
| 4.3 围岩的弹-脆-膨演化模型 | 第90-98页 |
| 4.3.1 模型建立 | 第90-92页 |
| 4.3.2 求解方法 | 第92-94页 |
| 4.3.3 围岩的膨胀演化过程 | 第94-96页 |
| 4.3.4 围岩响应曲面 | 第96-98页 |
| 4.4 支护结构特征方程 | 第98-99页 |
| 4.4.1 支护单元特征方程 | 第98-99页 |
| 4.4.2 复合支护结构特征方程 | 第99页 |
| 4.5 围岩-支护演化模型的应用性探讨 | 第99-101页 |
| 4.5.1 模型外边界条件的确定方法 | 第99-101页 |
| 4.5.2 水压对围岩吸水-膨胀演化影响探讨 | 第101页 |
| 4.6 本章小结 | 第101-103页 |
| 5 考虑渗流场的硬石膏围岩吸水-膨胀演化模型研究 | 第103-127页 |
| 5.1 渗流理论简介 | 第103-105页 |
| 5.1.1 达西定律 | 第103-104页 |
| 5.1.2 连续性方程 | 第104-105页 |
| 5.1.3 渗流基本微分方程 | 第105页 |
| 5.2 基于有限元的隧道数值模拟理论 | 第105-107页 |
| 5.2.1 有限单元法的基本原理 | 第105页 |
| 5.2.2 ANSYS有限元软件简介 | 第105-106页 |
| 5.2.3 隧道结构数值模拟方法 | 第106-107页 |
| 5.3 考虑渗流场的吸水-膨胀演化模型及其模拟方法 | 第107-116页 |
| 5.3.1 ANSYS中的热分析模型 | 第107-108页 |
| 5.3.2 考虑渗流场的吸水-膨胀演化模型 | 第108-110页 |
| 5.3.3 两模型间的对应关系 | 第110-112页 |
| 5.3.4 通用计算流程 | 第112-116页 |
| 5.4 渗流场中硬石膏岩隧道吸水-膨胀演化模拟算例 | 第116-125页 |
| 5.4.1 模型建立及模拟方案设计 | 第116-119页 |
| 5.4.2 地下水下渗过程分析 | 第119-120页 |
| 5.4.3 毛洞围岩位移分析 | 第120-122页 |
| 5.4.4 初期支护受力及围岩位移分析 | 第122-125页 |
| 5.5 本章小结 | 第125-127页 |
| 6 考虑吸水-膨胀演化的隧道施工期可靠性研究 | 第127-159页 |
| 6.1 可靠度计算方法 | 第127-130页 |
| 6.1.1 一次二阶矩 | 第127-128页 |
| 6.1.2 二次二阶矩 | 第128-129页 |
| 6.1.3 响应面法 | 第129页 |
| 6.1.4 蒙特卡罗法 | 第129-130页 |
| 6.2 基于围岩-支护演化模型的可靠性分析方法研究 | 第130-142页 |
| 6.2.1 建立功能函数 | 第130-131页 |
| 6.2.2 基于围岩弹-膨胀演化模型的算例分析 | 第131-136页 |
| 6.2.3 基于围岩弹-塑-膨演化模型的算例分析 | 第136-138页 |
| 6.2.4 基于围岩弹-脆-膨演化模型的算例分析 | 第138-141页 |
| 6.2.5 基于围岩-支护演化模型的可靠性设计 | 第141-142页 |
| 6.3 基于考虑渗流场的吸水-膨胀演化模型的可靠性分析方法研究 | 第142-156页 |
| 6.3.1 ANSYS可靠性分析流程 | 第143-144页 |
| 6.3.2 建立功能函数 | 第144页 |
| 6.3.3 通用可靠度计算流程 | 第144-146页 |
| 6.3.4 可靠性分析算例 | 第146-156页 |
| 6.4 本章小结 | 第156-159页 |
| 7 结论与展望 | 第159-163页 |
| 7.1 结论 | 第159-160页 |
| 7.2 创新点 | 第160页 |
| 7.3 展望 | 第160-163页 |
| 致谢 | 第163-165页 |
| 参考文献 | 第165-179页 |
| 附录 | 第179-180页 |
| A.作者学习期间发表的论文 | 第179页 |
| B.作者在攻读博士期间申请的专利及软件著作 | 第179-180页 |
| C.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目和实践课题研究 | 第180页 |
| D.作者在攻读博士学位期间获得的奖励 | 第180页 |
