基于水土耦合的盾構隧道施工與運營期變形性狀研究
發(fā)布時間：2021-02-03 17:17
隨著我國城市用地面積日漸緊張,地上交通建設日趨飽和,為緩解交通壓力地下交通建設成為了解決上述問題的最佳選擇。盾構隧道工程在地下交通建設領域占有重要席位,而盾構隧道建設過程中不可避免會穿越江河湖海或富水地層,從而就產生了盾構隧道流固耦合問題。盾構隧道施工期由于卸荷作用破壞了地層應力場與滲流場的原有平衡狀態(tài),為實現(xiàn)新的平衡,從而產生了盾構隧道施工期流固耦合問題;盾構隧道運營期圍巖滲流場變化產生滲透體積力導致圍巖土體發(fā)生變形,從而引起地層沉降造成運營隧道安全隱患,由此產生盾構隧道運營期流固耦合問題。本文以山東省重點研發(fā)計劃項目（2018GSF120010）“基于水土耦合的多變復合地層盾構隧道縱向變形特性及設計模式研究”為依托,通過數(shù)值模擬手段,建立盾構隧道施工期水土耦合三維數(shù)值模型,進行了粉質黏土和砂卵石復合地層盾構隧道施工期流固耦合研究;運用數(shù)值模擬和模型試驗手段,進行了局部滲漏條件下和地面入滲條件下復合地層盾構隧道運營期流固耦合研究。本文主要開展了以下工作:（1）探究了不同巖土體具有不同流固耦合特性的原因,不同巖土體具有不同的滲透特性,對滲流具有不同的力學響應。探究了盾構隧道施工期圍巖滲...
【文章來源】：濟南大學山東省
【文章頁數(shù)】：120 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
滲流場與應力場耦合作用隧道作為一種狹長結構，必然會導致其穿越地層多變，造成其邊界條件的多樣性[10]，
研究技術路線
基于水土耦合的盾構隧道施工與運營期變形性狀研究14第三類邊界條件。即滲流邊界上的水頭差和滲流量形成已知的線性組合�；蚍Q混合邊界條件。nHH(2.15)式中：α、β—該邊界上各點的已知數(shù)；（2）初始條件初始條件表示滲流區(qū)的初始狀態(tài)，即選定某一時刻作為初始時刻時滲流區(qū)域內的水頭分布情況。000|),,,(),,,(tyxHttzyxHz(2.16)式中：tzyxH),,,(一滲流場內t時刻的水頭分布函數(shù)；),,,(00tzyxH一己知水頭分布函數(shù)。2.2.3滲透力及滲透變形（1）滲透力圖2.1為一個定水頭裝置，通過抬升裝置左側的儲水器而產生水頭差，即使得h1>h2，從而會在土樣中產生方向向上的滲流。滲流在土樣內流經長度L時所消耗的能量等于水頭差Δh，根據(jù)能量守恒，可知水在土樣內的滲流會受到土顆粒的阻力作用，根據(jù)牛頓第三定理，可知土顆粒也將受到滲流對其反作用力。定義每單位體積土體內土顆粒所受到的滲流作用力為滲透力，用j表示。圖2.1滲透破壞試驗示意圖取隔離體為土樣的土體骨架和孔隙水整體，則土樣受到的作用力如圖2.2所示，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]含裂隙非飽和土體的變形與滲流耦合的二維解析分析[J]. 陳臻林,任歡,甯尤軍. 地質災害與環(huán)境保護. 2019(04)
[2]地鐵隧道考慮流固耦合影響的微裂隙巖體注漿數(shù)值模擬研究[J]. 倪向陽,徐程,李偉平. 隧道建設(中英文). 2018(10)
[3]地下水對地基基礎工程的危害及事故預防[J]. 劉金波,孫威,劉豐敏,張松. 施工技術. 2017(03)
[4]局部滲漏水對盾構隧道長期沉降的影響規(guī)律[J]. 李翔宇,李新源,秋仁東,馮慶高,楊瀟. 東南大學學報(自然科學版). 2016(S1)
[5]水泥尾礦砂土的應力滲流耦合特性試驗[J]. 寧寶寬,王宇旸,陳四利,劉國慶. 水文地質工程地質. 2015(04)
[6]考慮流固耦合效應的水下盾構隧道受力特性[J]. 齊春,何川,封坤. 西南交通大學學報. 2015(02)
[7]砂礫石土滲透變形特性的應力狀態(tài)相關性試驗研究[J]. 蔣中明,王為,馮樹榮,鐘輝亞. 水利學報. 2013(12)
[8]應力狀態(tài)下含黏粗粒土滲透變形特性試驗研究[J]. 蔣中明,王為,馮樹榮,鐘輝亞,趙海斌. 巖土工程學報. 2014(01)
[9]軟土盾構隧道滲流引起的地層和隧道沉降[J]. 張冬梅,劉印,黃宏偉. 同濟大學學報(自然科學版). 2013(08)
[10]重慶高速公路現(xiàn)役營運隧道滲漏水病害統(tǒng)計及成因分析[J]. 鄒育麟,何川,周藝,張政,傅家鯤. 公路交通科技. 2013(01)
博士論文
[1]地下水位變動誘發(fā)地鐵隧道變形機理及其與地鐵隧道相互影響研究[D]. 張明飛.東南大學 2018
[2]滲流作用下復合地層盾構隧道施工開挖面穩(wěn)定性及控制研究[D]. 宋曙光.山東大學 2016
[3]城市地下工程漏水漏砂災害演化機理的試驗與理論研究[D]. 戴軒.天津大學 2016
[4]盾構法隧道施工期流固耦合問題研究[D]. 夏煒洋.西南交通大學 2012
[5]隧道工程地下水水害防治與評價體系研究[D]. 潘海澤.西南交通大學 2009
[6]軟土隧道固結性狀及相互作用理論研究[D]. 劉干斌.浙江大學 2004
碩士論文
[1]穿黃超大斷面盾構隧道縱向結構性狀及設計模式研究[D]. 楊帆.濟南大學 2019
[2]淺埋隧道襯砌滲漏水條件下地層應力變形和長期固結沉降的計算方法研究[D]. 江親華.北京交通大學 2019
[3]盾構隧道不同滲漏條件對地層及隧道的影響研究[D]. 王洪剛.廣西大學 2018
[4]運營地鐵隧道滲漏水監(jiān)測與風險預警研究[D]. 何云.華中科技大學 2018
[5]盾構隧道交叉近接運營地鐵隧道地層變形規(guī)律及其控制技術研究[D]. 王衛(wèi).西南交通大學 2017
[6]富水地層大斷面隧道開挖流固耦合效應分析[D]. 劉健.西南交通大學 2017
[7]滲透變形條件下粗粒土滲透性演化特性研究[D]. 袁濤.長沙理工大學 2017
[8]考慮流固耦合的水下隧道力學特性研究[D]. 張藝博.蘭州交通大學 2016
[9]山西省山嶺隧道滲漏水機理與處治[D]. 侯豪斌.鄭州大學 2015
[10]考慮流固耦合的富水軟巖隧道力學特性及合理注漿參數(shù)研究[D]. 路平.中南大學 2012
本文編號：3016877
【文章來源】：濟南大學山東省
【文章頁數(shù)】：120 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
滲流場與應力場耦合作用隧道作為一種狹長結構，必然會導致其穿越地層多變，造成其邊界條件的多樣性[10]，
研究技術路線
基于水土耦合的盾構隧道施工與運營期變形性狀研究14第三類邊界條件。即滲流邊界上的水頭差和滲流量形成已知的線性組合�；蚍Q混合邊界條件。nHH(2.15)式中：α、β—該邊界上各點的已知數(shù)；（2）初始條件初始條件表示滲流區(qū)的初始狀態(tài)，即選定某一時刻作為初始時刻時滲流區(qū)域內的水頭分布情況。000|),,,(),,,(tyxHttzyxHz(2.16)式中：tzyxH),,,(一滲流場內t時刻的水頭分布函數(shù)；),,,(00tzyxH一己知水頭分布函數(shù)。2.2.3滲透力及滲透變形（1）滲透力圖2.1為一個定水頭裝置，通過抬升裝置左側的儲水器而產生水頭差，即使得h1>h2，從而會在土樣中產生方向向上的滲流。滲流在土樣內流經長度L時所消耗的能量等于水頭差Δh，根據(jù)能量守恒，可知水在土樣內的滲流會受到土顆粒的阻力作用，根據(jù)牛頓第三定理，可知土顆粒也將受到滲流對其反作用力。定義每單位體積土體內土顆粒所受到的滲流作用力為滲透力，用j表示。圖2.1滲透破壞試驗示意圖取隔離體為土樣的土體骨架和孔隙水整體，則土樣受到的作用力如圖2.2所示，
【參考文獻】：
期刊論文
[1]含裂隙非飽和土體的變形與滲流耦合的二維解析分析[J]. 陳臻林,任歡,甯尤軍. 地質災害與環(huán)境保護. 2019(04)
[2]地鐵隧道考慮流固耦合影響的微裂隙巖體注漿數(shù)值模擬研究[J]. 倪向陽,徐程,李偉平. 隧道建設(中英文). 2018(10)
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[4]局部滲漏水對盾構隧道長期沉降的影響規(guī)律[J]. 李翔宇,李新源,秋仁東,馮慶高,楊瀟. 東南大學學報(自然科學版). 2016(S1)
[5]水泥尾礦砂土的應力滲流耦合特性試驗[J]. 寧寶寬,王宇旸,陳四利,劉國慶. 水文地質工程地質. 2015(04)
[6]考慮流固耦合效應的水下盾構隧道受力特性[J]. 齊春,何川,封坤. 西南交通大學學報. 2015(02)
[7]砂礫石土滲透變形特性的應力狀態(tài)相關性試驗研究[J]. 蔣中明,王為,馮樹榮,鐘輝亞. 水利學報. 2013(12)
[8]應力狀態(tài)下含黏粗粒土滲透變形特性試驗研究[J]. 蔣中明,王為,馮樹榮,鐘輝亞,趙海斌. 巖土工程學報. 2014(01)
[9]軟土盾構隧道滲流引起的地層和隧道沉降[J]. 張冬梅,劉印,黃宏偉. 同濟大學學報(自然科學版). 2013(08)
[10]重慶高速公路現(xiàn)役營運隧道滲漏水病害統(tǒng)計及成因分析[J]. 鄒育麟,何川,周藝,張政,傅家鯤. 公路交通科技. 2013(01)
博士論文
[1]地下水位變動誘發(fā)地鐵隧道變形機理及其與地鐵隧道相互影響研究[D]. 張明飛.東南大學 2018
[2]滲流作用下復合地層盾構隧道施工開挖面穩(wěn)定性及控制研究[D]. 宋曙光.山東大學 2016
[3]城市地下工程漏水漏砂災害演化機理的試驗與理論研究[D]. 戴軒.天津大學 2016
[4]盾構法隧道施工期流固耦合問題研究[D]. 夏煒洋.西南交通大學 2012
[5]隧道工程地下水水害防治與評價體系研究[D]. 潘海澤.西南交通大學 2009
[6]軟土隧道固結性狀及相互作用理論研究[D]. 劉干斌.浙江大學 2004
碩士論文
[1]穿黃超大斷面盾構隧道縱向結構性狀及設計模式研究[D]. 楊帆.濟南大學 2019
[2]淺埋隧道襯砌滲漏水條件下地層應力變形和長期固結沉降的計算方法研究[D]. 江親華.北京交通大學 2019
[3]盾構隧道不同滲漏條件對地層及隧道的影響研究[D]. 王洪剛.廣西大學 2018
[4]運營地鐵隧道滲漏水監(jiān)測與風險預警研究[D]. 何云.華中科技大學 2018
[5]盾構隧道交叉近接運營地鐵隧道地層變形規(guī)律及其控制技術研究[D]. 王衛(wèi).西南交通大學 2017
[6]富水地層大斷面隧道開挖流固耦合效應分析[D]. 劉健.西南交通大學 2017
[7]滲透變形條件下粗粒土滲透性演化特性研究[D]. 袁濤.長沙理工大學 2017
[8]考慮流固耦合的水下隧道力學特性研究[D]. 張藝博.蘭州交通大學 2016
[9]山西省山嶺隧道滲漏水機理與處治[D]. 侯豪斌.鄭州大學 2015
[10]考慮流固耦合的富水軟巖隧道力學特性及合理注漿參數(shù)研究[D]. 路平.中南大學 2012
本文編號：3016877
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