【摘要】：近年來(lái),城市軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展為城市公共交通條件的改善做出了突出貢獻(xiàn)。作為軌道交通的一種形式,地鐵具有不占用地面空間、運(yùn)輸效率高和安全性高等優(yōu)點(diǎn),是解決城市交通擁堵問(wèn)題的首選方案。城市的中心地帶作為核心商業(yè)區(qū)往往是地下建筑高度密集的地方。為了最大程度的提高中心城區(qū)地面建筑的商業(yè)價(jià)值,許多新建高層建筑往往都緊挨已建地鐵隧道修建。鑒于目前在既有盾構(gòu)隧道周邊進(jìn)行基坑開(kāi)挖的工程實(shí)例越來(lái)越多,通過(guò)研究基坑開(kāi)挖誘發(fā)鄰近既有隧道圍巖變形的特征,可以為基坑開(kāi)挖導(dǎo)致鄰近地下結(jié)構(gòu)變形破壞的安全評(píng)估提供依據(jù)。因此,本文基于Hoek-Brown非線性破壞準(zhǔn)則和極限分析上限定理對(duì)基坑開(kāi)挖誘發(fā)鄰近既有盾構(gòu)隧道圍巖變形破壞的模式和發(fā)生機(jī)理開(kāi)展了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)根據(jù)基坑開(kāi)挖誘發(fā)既有盾構(gòu)隧道周邊圍巖的變形特征,利用任意線型的曲線構(gòu)建了適用于分析基坑開(kāi)挖誘發(fā)鄰近盾構(gòu)隧道圍巖變形的上限破壞機(jī)制;(2)結(jié)合Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則和極限分析上限定理,分別計(jì)算出破壞機(jī)制中速度間斷面上的外力功率和內(nèi)能耗散功率,在此基礎(chǔ)上獲得包含破壞面方程的上限目標(biāo)函數(shù),再運(yùn)用變分法計(jì)算得到極限狀態(tài)下盾構(gòu)隧道周邊圍巖的破壞面解析方程;(3)利用計(jì)算得到的盾構(gòu)隧道周邊圍巖破壞面上限方程繪制出破壞模式形狀,在此基礎(chǔ)上分析了不同參數(shù)對(duì)破壞模式的影響;(4)依托實(shí)際工程案例,采用FLAC3D數(shù)值軟件構(gòu)建在既有盾構(gòu)隧道周邊進(jìn)行基坑開(kāi)挖的三維模型。通過(guò)模擬基坑開(kāi)挖過(guò)程,得到鄰近既有盾構(gòu)隧道周邊圍巖破壞形狀的數(shù)值解。將得到的塌落面數(shù)值解與理論解進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。(5)引入敏感性分析的方法,分析了不同參數(shù)對(duì)盾構(gòu)隧道周邊圍巖破壞面的影響。根據(jù)敏感性分析結(jié)果,得到了眾多參數(shù)中影響既有隧道圍巖變形的關(guān)鍵參數(shù)。
【圖文】：

圖１．邋１杭州地鐵湘湖站事故邐圖１．２武漢地鐵一號(hào)線二期工程事故逡逑

邐＼逡逑（ｉｔ？邋＾＼＾ｙｒ邐ｇ邐灥板〉逡逑圖３．邋２基坑開(kāi)挖誘發(fā)鄰近盾構(gòu)隧道周邊圍巖破壞機(jī)制示意圖逡逑根據(jù)基坑開(kāi)挖對(duì)鄰近盾構(gòu)隧道周邊圍巖影響的基本特征構(gòu)建如圖３．２所示的破壞機(jī)逡逑制。在鄰近基坑開(kāi)挖與支護(hù)的影響下地連墻發(fā)生向基坑內(nèi)側(cè)的變形，隨著錨桿的拉緊，逡逑鋪固端一定范圍內(nèi)圍巖發(fā)生相對(duì)位移導(dǎo)致部分圍巖發(fā)生拉裂破壞從而形成破壞面。從圖逡逑中可以看出圍巖沿著曲線形成了一個(gè)上窄下寬的倒漏斗形塌落面，這部分圍巖沿著逡逑這條破壞帶發(fā)生微小的相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致／（３ｃ）曲線上發(fā)生速度間斷，因此塌落面曲線逡逑又可以被稱為速度間斷面方程。沿著塌落體運(yùn)動(dòng)方向建立坐標(biāo)系；假設(shè)塌落面底部的半逡逑寬Ｌ小于隧道的半徑塌落方向與重力方向形成的夾角為灼塌落面沿與豎直方向呈逡逑Ａ方向下滑，管片支護(hù)力為＆逡逑３．３．２基于Ｈ－Ｂ破壞準(zhǔn)則的盾構(gòu)隧道周邊塌落破壞能耗計(jì)算逡逑在實(shí)際工程中，巖土體在破壞階段最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力遵循非線性關(guān)系，這也逡逑導(dǎo)致線性破壞準(zhǔn)則難以準(zhǔn)確反映巖土體的非線性特征。目前綜合考慮了巖體強(qiáng)度、節(jié)理逡逑以及結(jié)構(gòu)面的Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ非線性破壞準(zhǔn)則得到了學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。經(jīng)過(guò)３０多年的發(fā)展與逡逑改進(jìn)，，Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ破壞準(zhǔn)則己經(jīng)不僅僅適用于硬質(zhì)巖體抗剪強(qiáng)度的評(píng)估，通過(guò)引入一逡逑些修正參數(shù)，Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ破壞準(zhǔn)則同樣可以用于淺埋破碎巖體中各種土工構(gòu)筑物穩(wěn)定逡逑性分析。因此本文利用Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ破壞準(zhǔn)則計(jì)算速度間斷面上的內(nèi)能耗散功率。逡逑滿足上限定理的計(jì)算條件
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U451.2

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本文編號(hào)：2700551