首先考虑围岩松动圈支护体的影响,在完全接触条件下,根据弹塑性力学理论,推导出深埋圆形隧道每层衬砌切向应力和径向应力分量的解析解;然后根据混凝土和围岩材料受力状态的不同,选用不同的破坏准则,引入功能梯度材料思想,构建了不同弹性模量双层混凝土圆形衬砌优化设计的目标函数,即当目标函数为最小值时,Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ层结构同时接近或达到预设破坏状态,在设计上才最为合理;最后对衬砌材料的弹性模量和衬砌厚度分别进行了优化设计.算例分析表明:(1)随着围岩应力的增大,E2/E1和E2/E3都减小.在相同大小的围岩应力作用下,总有E2/E1E2/E3时所求得的Ⅰ层衬砌最优厚度总是小于E2/E1
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从理论上导出了CaO-Fe2O3混合层内反应初期铁酸钙生成的动力学模型:1-k1(1-k2BRv)2/3-k2(1+k1BRv)2/3=(2k1Mf/ρfrf2)·DcΔCt。其中k1=(ρf-ρcf)/(ρf-ρc),k2=(ρcf-ρc)/(ρf-ρc),B=1+Mcρfm/Mfρc。经1160℃和1190℃下的基础实验表明,模型与实验数据吻合很好,同时得到该两温度水平下氧化钙在铁酸一钙有效扩散系数分别为4.34×10-9cm/s和2.32×10-8cm/s