本文關(guān)鍵詞：淺埋盾構(gòu)隧道施工穩(wěn)定機制的連續(xù)極限分析

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【摘要】：淺埋盾構(gòu)隧道在施工的過程中,管片襯砌結(jié)構(gòu)與地層之間的空隙需要通過注漿來填充。如果注漿壓力太小可能就會導致地層的位移過大,從而對鄰近的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響甚至引起地層的塌落。對于盾構(gòu)的開挖面,同樣需要合適的支護力來維持穩(wěn)定。本文針對黏性土層中的淺埋隧道,采用上界極限分析理論,考慮地層的連續(xù)位移模式與局部建筑荷載的作用,研究了盾構(gòu)施工的穩(wěn)定機制,內(nèi)容及成果如下：(1)針對不排水粘土地層淺埋盾構(gòu)隧道施工圍巖的穩(wěn)定機制問題,采用Osman橫向平面應(yīng)變破壞模式,隧道開挖引起的地層位移服從派克型經(jīng)驗公式分布模式,對派克公式進行變形并引入?yún)?shù)控制塑性變形區(qū)域的范圍。認為位移場與速度場成一定的比例關(guān)系,應(yīng)用極限分析中的上限定理,編制Matlab程序求出支護力的下界值。分析了參數(shù)對地面超載系數(shù)的影響：通過改變隧道埋深、土體重度以及土體的抗剪強度的均質(zhì)性,研究各個參數(shù)變化對地面超載系數(shù)的影響規(guī)律。(2)對Osman平面應(yīng)變模型,當有局部荷載(箱基和樁基)時,研究局部荷載對維持隧道圍巖穩(wěn)定所需支護力的影響。對箱基荷載,分析了箱基荷載的大小和位置對維持隧道圍巖穩(wěn)定所需支護力下界的影響；對樁基荷載分析了樁基荷載大小、樁基位置和樁基長度對維持隧道圍巖穩(wěn)定所需支護力下界的影響。(3)對開挖面的穩(wěn)定機制問題,描述了派克型經(jīng)驗公式的位移場分布情況；驗證了派克經(jīng)驗公式發(fā)生塑性變形時體積應(yīng)變?yōu)榱?建立合適的破壞模式。編制Matlab程序求解維持盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定所需的支護力下界值,并分析埋深對維持隧道開挖面穩(wěn)定所需的最小支護力的影響。(4)對開挖面附近有局部荷載(箱基和樁基)的情形下,對箱基荷載,分析箱基荷載的大小和位置對維持隧道開挖面穩(wěn)定所需支護力下界的影響；對樁基荷載分析了樁基荷載大小、樁基位置和樁基長度對維持隧道開挖面穩(wěn)定所需支護力下界的影響。
【關(guān)鍵詞】：極限分析 上限定理 淺埋盾構(gòu)隧道 穩(wěn)定機制 連續(xù)位移場 局部荷載
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 研究背景和研究目的11-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-21
• 1.2.1 極限平衡分析法13-14
• 1.2.2 剛性塊體極限上限法14-17
• 1.2.3 連續(xù)位移場極限上限分析法17-19
• 1.2.4 數(shù)值模擬19-20
• 1.2.5 現(xiàn)場量測與模型試驗20-21
• 1.3 研究內(nèi)容與研究方法21-23
• 2 極限分析基本理論23-33
• 2.1 基本假設(shè)23-26
• 2.2 屈服準則和流動法則26-27
• 2.3 虛功原理的兩種形式27-29
• 2.4 極限分析上下限定理29-33
• 3 盾構(gòu)隧道施工穩(wěn)定機制的連續(xù)二維極限分析33-61
• 3.1 地層的橫向二維塑性位移模式及應(yīng)變33-37
• 3.2 穩(wěn)定系數(shù)的計算理論及位移模式參數(shù)分析37-41
• 3.3 計算結(jié)果對比41-46
• 3.4 隧道幾何參數(shù)和地層物理參數(shù)影響分析46-50
• 3.4.1 隧道埋深對地面超載系數(shù)的影響46-47
• 3.4.2 土體抗剪強度非均質(zhì)參數(shù)對地面超載系數(shù)的影響47-49
• 3.4.3 土體重度對地面超載系數(shù)的影響49-50
• 3.5 局部荷載對維持隧道圍巖穩(wěn)定支護力下界的影響分析50-60
• 3.5.1 局部均布荷載對維持隧道圍巖穩(wěn)定支護力下界的影響51-54
• 3.5.2 地下樁基荷載對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響54-60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 4 盾構(gòu)隧道施工穩(wěn)定機制的連續(xù)三維極限分析61-81
• 4.1 地層的三維塑性位移模式及應(yīng)變61-64
• 4.2 盾構(gòu)隧道開挖面最小支護壓力計算理論64-70
• 4.2.1 塑性區(qū)的確定64-66
• 4.2.2 計算區(qū)域網(wǎng)格劃分66-67
• 4.2.3 土體重力功率計算67
• 4.2.4 開挖面支護力功率計算67
• 4.2.5 地表超載功率計算67-68
• 4.2.6 土體內(nèi)部的耗散能計算68-70
• 4.3 計算結(jié)果對比70
• 4.4 局部荷載對開挖面支護力的影響70-79
• 4.4.1 地表局部均布荷載對開挖面支護力下界的影響71-75
• 4.4.2 樁基荷載對開挖面支護力下界的影響75-79
• 4.5 小結(jié)79-81
• 5 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-87
• 附錄A87-91
• 附錄B91-95
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學位期間取得的研究成果95-99
• 學位論文數(shù)據(jù)集99

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1 鄧楚鍵,鄭穎人;極限分析下限有限元法及其應(yīng)用[J];地下空間;2003年02期

2 尹小軍;;極限分析理論在巖土工程中的應(yīng)用綜述[J];路基工程;2010年03期

3 李煜，

本文編號：1053160