中文摘要：

在矿山、水利水电、铁路等工程领域，混凝土厚壁圆筒是一种广泛应用的重要支护结构。传统混凝土制成的厚壁圆筒，在宏观上可以认为是均质材料，在外壁作用有外荷载时，在内壁将产生最大的切向应力集中，材料的破坏都是从内壁开始的，结构极限承载力的大小决定于切向应力集中的程度，材料没有得到充分的发挥利用。本课题拟通过混凝土配方研究，使混凝土沿筒壁厚度方向具有梯度功能特性，在减小内壁应力集中前提下，对混凝土的梯度功能特性进行反演，从而求出混凝土沿筒壁厚度方向的材料特性分布，在理论上证明这种结构可以显著提高结构承载力，从而可以减薄支护结构的厚度。根据理论研究成果，制作具有梯度功能的混凝土厚壁圆筒，并就这种结构的极限承载力的理论成果在加载系统上进行实验验证。本课题的研究在地下工程的支护设计中，对减小岩土开挖工程量、节省材料用量、降低支护成本具有重要的理论意义和实用价值。