本文是一篇建筑学论文，当代生态建筑学是从整体有机联系上以生态规律来揭示并协调人、建筑与自然环境和社会环境的相互关系。其实施手段，更以当代科学技术的物质条件为重，来实现人在自然生态系统下构建人工生态系统，以其间的具体的、物质的交流，争取达到最优关系。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇建筑学论文，供大家参考。
第一章 绪论
1.1 研究背景和问题的提出
中国是世界上岩溶分布最广泛的国家之一[1]，岩溶隧道开挖过程中出现很多安全事故，给建设者的生命带来严重危险，造成极大的经济损失。在我国中南、西南地区已经建成的的数十座岩溶隧道中，超过半数隧道均发生过较大岩溶灾害，如渝怀线的圆梁山隧道和歌乐山隧道、衡广铁路复线南岭隧道、株六复线的新水花隧道、达万铁路的田家坡隧道、京广复线的大瑶山隧道等[2]~[7]，导致施工过程发生多次岩溶灾害(突水、坍塌)并均有人员伤亡[8]~[15]。另外，襄渝铁路大巴山隧道和大瑶山隧道皆因施工中隐伏溶洞的处理问题给施工和运营造成了长期的危害至今仍未完全解决。终上所述，岩溶对隧道施工的危害巨大(主要体现在容易导致急性突水、突泥、围岩开裂及坍塌，地表沉陷)，在复杂岩溶地区修建隧道对建设者来说仍然是一个巨大的挑战，如何有效减轻岩溶危害已成为地下工程界面临的一个艰巨任务，还需要广大学者进行大量试验研究，减少灾害发生。目前，在岩溶地区修建隧道仍缺乏爆破荷载作用下溶洞对隧道安全性影响的深入系统研究，隐伏溶洞与隧道间岩柱距离大小及安全系数是否合理不仅直接关系到隧道施工及运营期间的安全，而且直接关系到整个隧道建设投资大小(单次爆破开挖进尺越大工程造价越低，但是溶洞失稳坍塌的危险性也越大)。有研究表明，隧道周围的溶洞多以椭圆形为主，且当溶洞位于隧道侧边时对隧道危害最大。当前有关岩溶隧道建设方面的研究在不断深入，岩溶区隧道建设正在蓬勃发展，抓住当前的大好形势，积极开展爆破荷载作用下溶洞对隧道安全性研究，对保证岩溶区隧道的施工安全，降低工程造价，提高岩溶区隧道设计水平与施工技术具有十分重要的现实意义。
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1.2 国内外研究现状
赵明阶[16]~[17]等以朝东岩隧道为工程背景，采用模型试验和数值模拟方法研究了隧道下方、侧方和上方溶洞对围岩应力场、位移场的影响规律，对比了溶洞尺寸、位置及分布形式对隧道围岩稳定性的影响。曹武安[18]采用 RFPA 研究分析岩溶的尺寸、距离和空间位置的，对隧道围岩稳定性进行分析，研究各工况下隧道围岩潜在的破坏形式；计算了围岩稳定安全系数，对隧道安全性进行了半定量的研究。蒋颖[19]研究了不同分布部位的溶洞对隧道围岩位移场、应力场、塑性区分布规律，确定了对隧道稳定性最不利的溶洞是位于隧道侧部的溶洞。谭代明[20]等以某高速公路岩溶隧道为背景，采用 FLAC3D 数值模拟手段对隧道侧部溶洞的围岩稳定性研究，并将模拟结果和现场监测数据对比，分析后发现：隧道侧部溶洞对靠近溶洞侧的围岩稳定性影响很大，该段位置变形和塑性区都大，对远离溶洞侧的围岩影响则很小。曹茜[21]以宜万线某工程为依托，采用 FLAC3D 对隧道与溶洞安全距离进行数值模拟分析，通过多因子正交实验后得出了隧道与溶洞的安全距离的数学预测模型。郭而东[22]依托霍永高速公路隧道工程实例溶洞位置对隧道围岩稳定性的影响及治理方案研究。李波[23]研究了爆破荷载作用下溶洞围岩中地震波的传播规律，并结合现场实测溶洞壁质点振动峰值，初步探讨附近隧道爆破开挖时溶洞质点安全振动速度标准。
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第二章 岩石爆破损伤准则及溶洞围岩应力理论
2.1 岩石爆破损伤断裂准则
隧道爆破开挖过程中，岩体的开挖与保护是一对矛盾体。基于岩石爆破理论，炸药在无限大的岩体中爆炸时，在岩石内部将产生爆炸冲击波作用下的粉碎区(近区)、爆炸应力波和爆生气体作用下的裂隙区(中区)以及爆炸地震波的弹性震动区(远区)。根据以上对岩石爆破损伤的过程分析和岩石的损伤断裂机理，在爆炸作用的不同阶段需要采用不同的岩石损伤断裂准则[23]：(1)爆炸冲击波作用下的宏观裂隙区与爆炸应力波作用下的微裂纹扩展区在该区爆炸冲击波的压力载荷远远超过岩石的抗压强度，岩石产生强烈的压缩破坏，因此，可采用岩石的动态抗压强度作为破坏准则。该区域作用范围很小，一般为装药半径的 2-3 倍。在爆炸应力波作用下，岩石往往表现为强脆性，因此，在爆炸应力波作用下的岩石损伤断裂准则可以采用纯脆性损伤断裂准则。(2)爆生气体驱动下的裂纹扩展区爆生气体驱动作用下的径向裂纹扩展是一个经典的断裂力学问题，可以采用断裂力学中的应力强度因子作为裂纹扩展准则。若岩石的断裂韧性为 KIC，则裂纹扩展的条件为：KI=KIC。
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2.2 溶洞围岩应力的影响因素
岩溶隧道爆破开挖过程中，由于多次爆破振动加剧了溶洞围岩裂隙的发展，以及冲击波的破坏作用，使岩体抗塌力减小，极有可能造成溶洞的塌陷，溶洞的塌陷又会对隧道的稳定性造成影响。实际岩溶地区围岩应力场以及围岩物理力学性质极其复杂，为了研究简单，可以将力学模型抽象为初始地应力平衡状态下的岩体中开挖两个孔洞引起的围岩应力、应变与塑性变化。隧道开挖过程打破了初始地应力平衡，导致围岩应力重分布，并出现不同程度的应力集中。如果局部围岩应力超过岩体强度，围岩进入塑性或破坏状态。围岩的塑性或破坏状态有两种情况：一是围岩局部区域的拉应力达到了抗拉强度，局部发生受拉破坏；二是围岩局部区域的剪应力达到了抗剪强度，局部发生剪切破坏，即进入塑性状态。围岩内塑性区的出现，一方面是应力不断向围岩深部转移，另一方面又不断向隧洞方向变形并逐渐解除塑性区的应力。
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第三章 爆破荷载作用下椭圆形溶洞对隧道安全性影响因素.......13
3.1 Midas/GTS NX 简介.....13
3.2 建立有限元计算模型....13
3.3 模型计算结果与分析....18
3.3.1 溶洞对位移场的影响 ..........18
3.3.2 溶洞对速度场的影响 ..........20
3.3.3 溶洞对应力场的影响 ..........23
3.4 本章小结....26
第四章 不同位置溶洞对隧道安全性影响规律分析.....27
4.1 溶洞位置对隧道安全性影响........27
4.2 主要监测点布置........27
4.3 不同位置溶洞围岩速度及应力分析............28
4.4 安全系数分析..........51
4.5 不同开挖进尺对隧道安全性影响....54
4.6 本章小结....56
第五章 新桐子岭隧道超前预报方法及爆破安全分析.............57
5.1 依托工程概况..........57
5.2 隧道超前地质预报方法及结果......57
5.3 爆破参数设计..........64
5.4 岩溶区爆破有限元分析............66
5.5 新桐子岭隧道岩溶区爆破安全振速控制标准....73
5.6 本章小结 ....77
第五章 新桐子岭隧道超前预报方法及爆破安全分析
5.1 依托工程概况
本章将以实际工程为原型对新桐子岭隧道岩溶区爆破开挖进行数值模拟分析。新桐子岭隧道位于重庆市高谷境内，为渝怀铁路涪陵至梅江段增建二线隧道，中心里程 YDK214+309，最大埋深约 184m，全长 5108m。隧道位处丘陵剥蚀溶蚀地貌区，地面高程 250-500m，相对高差约 90-250m，洞身地表岩溶现象发育，进出口段植被发育，出口段局部可见基岩裸露。319 国道毗邻线略左侧，进出口段交通方便。隧道主要地层有土层、页岩、灰岩夹页岩、砂岩夹灰岩、断层角砾岩等。隧道通过蛇窖背斜和桐子岭背斜，洞身发育白国坪正断层，桐子岭逆层段，桐子岭正断层，隧址区可溶岩出露广泛，节理裂隙发育，地表溶蚀较严重，全隧地下水较发育，环境条件为 T2。隧道洞身YDK211+755~YDK211+934和YDK212+353~YDK216+865段主要为灰岩、白云岩地层，隧址区可溶岩出露广泛，节理裂隙发育，地表溶蚀较为严重，岩溶形态主要有沿构造节理发育的溶沟、溶缝和岩溶漏斗等，河岸边上有暗河出口发育。隧址区岩溶覆盖类型属于裸露型，岩溶发育强度属强烈发育，根据既有线开挖揭示溶洞、暗河及涌水情况分析，隧道洞身位于水平循环带内，这类不良地质存在极大不可预知性，在隧道开挖过程对施工安全威胁极大。
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结论
本文共建立 58 个三维有限元计算模型，分析得到爆破荷载作用下椭圆形溶洞对隧道安全性影响规律，并以渝怀铁路涪陵至梅江段增建二线新桐子岭隧道工程为依托，探讨该隧道岩溶区爆破安全控制标准，全文主要得到以下结论：#p#分页标题#e#
1、爆破荷载作用时，IV 级围岩较 III 级围岩相比，溶洞周围最大合位移增大了 50%以上；溶洞的存在对隧道围岩的速度及应力影响较小，不足 2%；溶洞围岩最大合速度及最大主拉应力均随着 D 值增大而减小，随着 d、h 值增大而增大；III、IV 级围岩（Q9、Q10 工况）下溶洞围岩最大振速比原岩状态下分别增大了 37%、26%，最大主拉应力比原岩状态下最大主拉应力增大了 296%、74%。
2、不同位置溶洞最大振速及最大拉应力变化呈现相似规律，总体来看，溶洞对隧道安全性影响：高跨比 λ＜0.4 时，正上方溶洞＞正下方溶洞＞侧上方溶洞；0.4＜λ＜0.8 时，正下方溶洞＞正上方溶洞＞侧上方溶洞，0.8＜λ＜1.2 时正下方溶洞对隧道安全性影响最大；λ＞1.2 时正上方溶洞及正下方溶洞对隧道安全性影响不大，侧上方溶洞对隧道安全性影响越来越大。
3、各工况下当溶洞位于隧道侧上方且高跨比 λ 大于 0.8、正下方且 λ 在 0.4~1.6之间、正上方且 λ 在 0.4~1.2 之间时爆破荷载作用下溶洞与隧道围岩安全系数小于1，溶洞与隧道间岩柱可能发生垮塌；随着开挖进尺的增大，溶洞围岩最大振速及最大主拉应力均呈线性增大，其中侧上方溶洞变化最为强烈，同工况进尺 3m 情况下隧道侧上方、正下方、正上方溶洞围岩最大振速较进尺 1m 分别提高了约 4.8 倍、7.3 倍、2.9 倍；同工况进尺 3m 情况下隧道侧上方、正下方、正上方溶洞围岩最大主拉应力较进尺 1m 分别提高了约 13.5 倍、4.0 倍、5.2 倍。
4、爆破荷载作用下，溶洞围岩最大位移、振速、主应力几乎都出现在爆破荷载峰值附近，在溶洞迎爆侧近区位置容易出现应力集中；通过理论计算与回归分析结果得出新桐子岭隧道岩溶段爆破安全振速控制标准为 V=10cm/s，且在隧道与溶洞距离小于 6m 时需缩短爆破进尺或控制爆破等措施，隧道与溶洞距离小于 2m时最好采取静力开挖方式，掘至溶洞断面时应及时对溶洞围岩进行回填或加固，以确保施工安全。
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参考文献（略）
