隨著城市化發(fā)展,盾構(gòu)施工正逐漸成為地鐵建設(shè)中最高效的方法。在盾構(gòu)推進時,特別是在密砂地層中,由于忽略盾殼周圍剪切擾動區(qū),容易出現(xiàn)了“趴窩”等現(xiàn)象。這是由于砂土剪切時產(chǎn)生的剪脹力會對盾構(gòu)推力產(chǎn)生影響,而現(xiàn)有的實驗和理論關(guān)于砂土剪脹性微觀分析的研究不足,尤其關(guān)于砂土剪脹力研究很匱乏。本文通過理論推導(dǎo)、實驗研究和數(shù)值模擬,進行系統(tǒng)研究,首先在微觀上提出了剪脹模型并分析顆粒剪脹性的影響因素,然后通過進行一系列不同級配重塑密砂的室內(nèi)實驗進行驗證,并使用顆粒流軟件PFC進行驗證,從微觀上探究解釋剪脹變形對盾構(gòu)推力影響,得到如下結(jié)論:1)在四顆�？紫栋F基礎(chǔ)上,引入顆粒半徑系數(shù)m。當顆粒半徑同時改變時,得到m的改變對主應(yīng)力比和孔隙比無影響,即半徑系數(shù)m對剪脹性無影響。當顆粒大小不同時變化,半徑系數(shù)的改變使主應(yīng)力比的極限狀態(tài)改變;孔隙比隨著顆粒半徑系數(shù)增加而先增大后減小,顆粒半徑差距越大,顆粒的孔隙比越小,對剪脹性影響越大。2)通過大量的不同顆粒級配砂土的三軸固結(jié)排水實驗和直剪固結(jié)快剪實驗得到砂土的剪脹性隨顆粒級配增寬而增強。在礫砂中土體的抗剪強度最高,其剪脹性也最強,細砂抗剪強度最低,其剪脹性最弱。3)通過不同顆粒級配砂土的三軸實驗和直剪實驗的PFC數(shù)值模擬,分析PFC中的細觀參數(shù)顆粒應(yīng)力鏈、顆粒位移與剪脹變形的關(guān)系。在三軸和直剪數(shù)值模擬中可以看出,隨著顆粒級配的增寬,顆粒應(yīng)力鏈增強,反映在宏觀上是砂土的抗剪強度隨著顆粒級配增寬而增大;顆粒位移的增加,反映在宏觀上是砂土的剪脹性隨顆粒級配的增寬而增強。4)通過室內(nèi)三軸固結(jié)排水實驗得到標準尺寸試樣土體的剪脹力的大小,分析影響剪脹力的基本因素。分析盾構(gòu)推力的組成,得到剪脹力會改變土體與盾殼間的摩阻力,同時修正砂土盾構(gòu)推進時剪切擾動區(qū)的范圍,并分析影響其范圍的因素。通過剪脹力和剪切擾動區(qū)范圍,建立考慮剪脹力影響的盾構(gòu)推力公式。
【學位單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U455.43
【部分圖文】：

第 2 章 密實砂土微觀剪脹模型2 22 2A(m 1) A(m 2m 1)1 1Cm B Cm Be+ + += = + +m 0A sin 2lim 1 1B 2eθ→θ= = 2< θ<π（0 ） ，22222 1A(1 )A(m 2m 1) Am mm 1 1 1BC m B CCmsin 212 2eθθθ∞+ ++ += = = ++= < < π（0 ）π22A(m 1)1Cm B+ +的趨勢圖如下

di[55]中砂和加礫砂的直剪試驗可以得出在相同的級配大、級配增寬逐漸減小；當顆粒的礫砂含量減小時 化 。Hussaini[56]通 過 三 軸 不 排 水 實 驗 通 過 試 樣 （ 粒樣得出隨著顆粒半徑的增加與級配的增大導(dǎo)致土體[57]為探究顆粒表面的粗糙度和顆粒大小，通過使用改變顆粒摩擦度，進行一系列的玻璃球的直剪實驗剪脹有一定的影響。本文想用一種可以復(fù)制性的實脹性的強弱。析驗具有可復(fù)制性，通過采取標準砂配置成標準試樣。工后經(jīng)過標準化認定的石英砂，用來檢測水泥膠砂粒徑一般在 0.08~2mm。故可以通過篩分標準砂重塑、礫四種砂土試樣。

圖 3-2 GZS-高頻振篩機圖 圖 3-3 篩分后試樣Fig.3-2 High frequency vibrating Fig.3-3 Post screening samplescreen machine重復(fù)上述實驗過程得到足夠的篩分后各級標準砂，如圖 3-3。各級砂土的定義如表，配制不同的砂土類型。表 3-1 各級砂土分類表Table4-1 Classification table of sand and soil at all levels名稱 粒組含量砂 粒徑大于 2mm 的顆粒含量超過全重的 25%~50%砂 粒徑大于 0.5mm 的顆粒含量超過全重的 50%砂 粒徑大于 0.25mm 的顆粒含量超過全重 50%砂 粒徑大于 0.075mm 的顆粒含量超過全重 85%砂土級配曲線和粒組含量如下
【參考文獻】

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本文編號：2871740