目錄1緒論11.1研究背景及意義11.2研究現(xiàn)狀及存在的問題31.2.1石膏質(zhì)巖物性指標及強度特性研究現(xiàn)狀31.2.2石膏質(zhì)巖膨脹特性研究現(xiàn)狀51.2.3干濕循環(huán)作用下隧道結(jié)構(gòu)受力特征數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀71.2.4礦物摻合料混凝土抗?jié)B阻裂特性研究現(xiàn)狀81.2.5聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B阻裂特性研究現(xiàn)狀101.2.6水泥基滲透結(jié)晶型防水劑研究進展121.2.7鋼纖維混凝土單層襯砌受力特征及應(yīng)用研究現(xiàn)狀151.3主要研究內(nèi)容201.3.1干濕循環(huán)作用下石膏質(zhì)巖隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特征及安全性研究201.3.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)自防水混凝土的研發(fā)及其抗?jié)B阻裂特性研究211.3.3鋼纖維混凝土單層襯砌結(jié)構(gòu)裂縫演化規(guī)律及安全性研究221.4技術(shù)路線232石膏質(zhì)巖組分及干濕循環(huán)作用下物性指標研究242.1問題的提出242.2石膏質(zhì)巖干濕循環(huán)處理242.3石膏質(zhì)巖元素組分及含量分析262.3.1試樣制備262.3.2X射線光電子能譜分析262.3.3X射線熒光光譜分析282.4干濕循環(huán)作用下石膏質(zhì)巖物性指標研究292.4.1天然含水率和干密度分析292.4.2結(jié)晶水率和水化率分析312.4.3吸水率分析342.5本章小結(jié)363干濕循環(huán)作用下石膏質(zhì)巖三軸力學(xué)特性研究373.1問題的提出373.2干濕循環(huán)作用下石膏質(zhì)巖三軸壓縮試驗373.2.1試驗設(shè)備373.2.2試樣制備及試驗步驟383.2.3試驗結(jié)果與分析393.3干濕循環(huán)作用下石膏質(zhì)巖循環(huán)損傷效應(yīng)分析473.3.1數(shù)據(jù)標準化方法473.3.2循環(huán)損傷系數(shù)分析493.4本章小結(jié)524石膏質(zhì)巖膨脹特性及膨脹潛勢研究544.1問題的提出544.2石膏質(zhì)巖的膨脹機理544.3石膏質(zhì)巖膨脹特性指標研究554.3.1試樣制備554.3.2自由膨脹率試驗554.3.3膨脹率試驗574.3.4膨脹力試驗594.4石膏質(zhì)巖BET比表面積分析604.4.1比表面積測試方法614.4.2試驗設(shè)備及儀器參數(shù)614.4.3試樣制備及試驗步驟624.4.4試驗結(jié)果與分析634.5石膏質(zhì)巖膨脹潛勢分析654.5.1國內(nèi)外膨脹巖分級654.5.2石膏質(zhì)巖的膨脹潛勢判定664.6本章小結(jié)685石膏質(zhì)巖隧道圍巖膨脹及干濕循環(huán)劣化作用數(shù)值模擬研究705.1問題的提出705.2三維隧道力學(xué)計算模型建立705.2.1工程概況705.2.2數(shù)值計算模型705.2.3模型力學(xué)參數(shù)715.3膨脹作用對石膏質(zhì)巖隧道結(jié)構(gòu)的影響分析725.3.1數(shù)值模擬中膨脹作用的實現(xiàn)725.3.2膨脹作用數(shù)值模擬步驟745.3.3初期支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移分析745.3.4初期支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析765.3.5初期支護結(jié)構(gòu)安全性分析775.4干濕循環(huán)作用對石膏質(zhì)巖隧道結(jié)構(gòu)的影響分析785.4.1數(shù)值模擬中干濕循環(huán)作用的實現(xiàn)785.4.2干濕循環(huán)作用數(shù)值模擬步驟795.4.3初期支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移分析795.4.4初期支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析835.4.5初期支護結(jié)構(gòu)安全性分析845.5膨脹�哺蓾裱�環(huán)耦合作用對初期支護結(jié)構(gòu)的影響分析845.5.1初期支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移分析845.5.2初期支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析875.5.3初期支護結(jié)構(gòu)安全性分析875.6本章小結(jié)886基于正交設(shè)計的混凝土滲裂性能影響因素的顯著性研究906.1問題的提出906.2基準配合比設(shè)計906.2.1原材料及性能指標906.2.2基準配合比計算946.2.3混凝土室內(nèi)試拌試驗966.3正交試驗方案設(shè)計986.3.1正交試驗基本原理986.3.2參數(shù)選取及試驗安排996.4混凝土力學(xué)性能及耐久性能室內(nèi)試驗1016.4.1試件制備1016.4.2抗壓強度試驗1016.4.3劈裂抗拉強度試驗1036.4.4抗?jié)B性能試驗1036.5正交試驗結(jié)果計算與分析1056.5.1抗壓強度試驗結(jié)果及分析1066.5.2劈裂抗拉強度試驗結(jié)果及分析1096.5.3抗?jié)B性能試驗結(jié)果及分析1126.5.4多指標問題的綜合評分1166.6本章小結(jié)1187基于響應(yīng)曲面法的混凝土自修復(fù)性能試驗研究1207.1問題的提出1207.2響應(yīng)曲面法的基本原理1207.3混凝土力學(xué)性能自修復(fù)試驗1227.3.1試驗方案設(shè)計1227.3.2混凝土抗壓強度自修復(fù)性能試驗及響應(yīng)面分析1247.3.3混凝土抗拉強度自修復(fù)性能試驗及響應(yīng)面分析1307.4混凝土抗?jié)B性能自修復(fù)試驗1377.4.1試驗方案設(shè)計1377.4.2試驗結(jié)果及分析1387.5本章小結(jié)1398復(fù)摻改性材料對混凝土性能影響的微觀機理分析1418.1問題的提出1418.2SEM掃描電鏡分析1418.2.1概述1418.2.2SEM掃描電鏡試驗方法1418.2.3SEM掃描電鏡試驗結(jié)果及分析1428.2.4SEM掃描電鏡總結(jié)1488.3XRD衍射物相分析1488.3.1概述1488.3.2XRD衍射試驗方法1488.3.3XRD衍射試驗結(jié)果及分析1498.4本章小結(jié)1519荷載作用下隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗研究1539.1問題的提出1539.2縮尺模型與相似模型的特點分析1539.3二次襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗設(shè)計1549.3.1二次襯砌結(jié)構(gòu)模型制作1549.3.2監(jiān)測元器件及測點布置1559.3.3模型加載方案及試驗步驟1589.4模型試驗結(jié)果及分析1599.4.1襯砌模型應(yīng)變及初裂荷載分析1599.4.2襯砌模型位移及破壞模式分析1619.4.3二次襯砌模型彎矩及軸力分析1629.5本章小結(jié)16410鋼纖維混凝土單層襯砌支護作用及破壞機理分析16610.1隧道單層襯砌的結(jié)構(gòu)形式及支護特性16610.1.1單層襯砌的結(jié)構(gòu)類型16610.1.2單層襯砌的支護對象16810.1.3單層襯砌的支護特點16910.1.4基于單層襯砌的圍巖支護特征曲線法原理17010.2隧道單層襯砌的力學(xué)傳遞機理分析17210.2.1單層襯砌的局部受力機理17210.2.2單層襯砌的整體受力機理17410.3鋼纖維在襯砌混凝中的增強機理和阻裂原理17510.3.1鋼纖維在混凝土中的增強機理17510.3.2鋼纖維在混凝土中的阻裂原理17910.4本章小結(jié)18111CF35強度的鋼纖維混凝土力學(xué)性能試驗研究18211.1鋼纖維混凝土力學(xué)性能試驗設(shè)計18211.1.1試驗原材料18211.1.2試驗用料配合比及試件分組設(shè)計18411.1.3試件澆筑與養(yǎng)護成型18711.2鋼纖維混凝土抗壓性能試驗與結(jié)果分析18911.3鋼纖維混凝土彈性模量測試與結(jié)果分析19311.4鋼纖維混凝土彎曲韌性試驗與結(jié)果分析19611.4.1鋼纖維混凝土梁荷載�矒隙惹�線19611.4.2試件破壞形態(tài)與抗彎韌性指標19911.5本章小結(jié)20412鋼纖維混凝土單層襯砌裂損規(guī)律及安全性模型試驗研究20612.1相似模型試驗概述及相似理論20612.1.1相似模型試驗概述與原型概況20612.1.2相似模型試驗基本理論20712.2相似準則推導(dǎo)與相似系數(shù)20812.2.1相似準則的推導(dǎo)20812.2.2確定模型試驗的相似系數(shù)20912.3相似材料的確定與配合比試驗21012.3.1相似材料的選用原則21012.3.2圍巖相似材料21112.3.3鋼纖維混凝土單層襯砌相似材料21412.4模型試驗準備及試驗步驟21812.4.1單層襯砌模型的制作21812.4.2模型試驗過程及步驟22012.5模型試驗結(jié)果與分析22312.5.1單層襯砌裂縫分布及演化規(guī)律22312.5.2圍巖與單層襯砌模型間的接觸壓力22612.5.3單層襯砌模型位移及變形分析22812.5.4單層襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析22912.5.5單層襯砌結(jié)構(gòu)安全性分析23212.6本章小結(jié)23413基于XFEM的鋼纖維混凝土單層襯砌裂損規(guī)律研究23713.1斷裂力學(xué)基本理論及XFEM在斷裂問題中的應(yīng)用23713.1.1裂紋類型及斷裂力學(xué)簡述23713.1.2擴展有限元法（XFEM）基本理論與隧道襯砌斷裂判據(jù)23913.2鋼纖維混凝土開裂過程的應(yīng)力�矐�(yīng)變關(guān)系24113.3鋼纖維混凝土梁彎曲韌性有限元分析24413.3.1 鋼纖維混凝土數(shù)值計算假定24413.3.2鋼纖維混凝土梁建模與網(wǎng)格劃分24413.3.3約束及加載條件24613.3.4數(shù)值計算結(jié)果與分析24613.4鋼纖維混凝土單層襯砌結(jié)構(gòu)裂縫演化規(guī)律及安全性數(shù)值分析25113.4.1鋼纖維混凝土單層襯砌模型的建立及參數(shù)確定25213.4.2鋼纖維混凝土單層襯砌裂縫演化規(guī)律結(jié)果分析25413.4.3鋼纖維混凝土單層襯砌內(nèi)力及安全性結(jié)果分析25713.5本章小結(jié)25914結(jié)論26114.1干濕循環(huán)作用下石膏質(zhì)巖隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特征及安全性研究26114.2隧道襯砌結(jié)構(gòu)自防水混凝土的研發(fā)及其抗?jié)B阻裂特性研究26214.2.1三種外加材料的不同摻入比例對混凝土力學(xué)及抗?jié)B性能的顯著性影響26214.2.2外加材料的不同摻入比例對混凝土自修復(fù)性能的影響及相互作用效應(yīng)26314.2.3復(fù)摻改性材料對混凝土微觀形貌特征和水化反應(yīng)的影響26314.2.4基準混凝土與FPPRC混凝土二次襯砌結(jié)構(gòu)模型試驗研究26414.3鋼纖維混凝土單層襯砌結(jié)構(gòu)裂縫演化規(guī)律及安全性研究26414.3.1不同鋼纖維摻量及長徑比時混凝土的力學(xué)性能26414.3.2不同鋼纖維摻量及長徑比時混凝土的抗彎韌性26514.3.3模型試驗?zāi)Ｐ筒牧系呐浜媳?6514.3.4單層襯砌的裂損規(guī)律、內(nèi)力分布規(guī)律及安全性265參考文獻267