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深埋圆形水工隧道是地下工程中常见的结构形式,由衬砌-注浆体-围岩共同承担围岩压力、渗透水压力等其它荷载。为确保工程安全,在深埋隧道设计、施工和运行期,都应该将衬砌-注浆体-围岩-地下水作为整体的水压平衡体系进行弹塑性应力分析。目前深埋圆形水工隧道的应力分析重点是考虑单一因素的影响,如衬砌性质,渗透压力,围岩应变软化等因素。本文基于双剪、三剪统一强度理论,考虑衬砌-注浆体-围岩-地下水四个因素的相互作用、不同荷载组合下主应力顺序和中主应力的影响,提出深埋圆形水工隧道弹塑性双剪统一解和三剪统一解,研究深埋圆形水工隧道施工期和运行期的弹塑性应力场分布,并实现分析过程可视化。主要研究内容和成果如下:(1)提出深埋圆形水工隧道弹塑性应力双剪统一解。以轴对称平面应变条件和双剪统一强度理论为基础,推导不同工况下深埋圆形水工隧道弹塑性应力双剪统一解:(1)隧道施工期和运行期都考虑注浆体的影响,建立隧道弹塑性区分界面分别位于衬砌、注浆体和围岩内部的深埋圆形水工隧道弹塑性应力双剪统一解;(2)隧道施工期和运行期都不考虑注浆体影响,建立隧道弹塑性区分界面分别位于衬砌、围岩内部的深埋圆形水工隧道弹塑性应力双剪统一解。(2)建立深埋圆形水工隧道弹塑性应力三剪统一解。以轴对称平面应变条件和三剪统一强度理论为基础,推导不同工况下深埋圆形水工隧道弹塑性应力三剪统一解:(1)考虑注浆体影响,建立隧道施工期和运行期弹塑性区分界面分别位于衬砌、注浆体和围岩内部的深埋圆形水工隧道弹塑性应力三剪统一解;(2)隧道施工期和运行期都不考虑注浆体影响,建立隧道弹塑性区分界面分别位于衬砌、围岩内部的深埋圆形水工隧道弹塑性应力三剪统一解。(3)深埋圆形水工隧道弹塑性统一解参数分析。考虑注浆体影响,对深埋隧道施工期弹塑性区分界面位于衬砌内部的双剪统一解、三剪统一解进行了参数分析,揭示了深埋圆形水工隧道弹塑性应力分布机理。(4)深埋圆形隧道弹塑性分析可视化。根据用户指令,深埋圆形隧道弹塑性分析可视化系统能进行深埋圆形隧道施工期和运行期的弹塑性分析。系统主要模块包括计算参数输入与存储模块、塑性区半径和应力计算模块、结果显示和存储模块等。根据隧道径向稳定渗流场基本理论,开发了考虑衬砌-注浆体-围岩影响的深埋圆形隧道渗透水压力可视化计算软件。