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(jìn)時(shí),特別是在密砂地層中,由于忽略盾殼周圍剪切擾動(dòng)區(qū),容易出現(xiàn)了“趴窩”等現(xiàn)象。這是由于砂土剪切時(shí)產(chǎn)生的剪脹力會(huì)對(duì)盾構(gòu)推力產(chǎn)生影響,而現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬,進(jìn)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(jìn)行一系列不同級(jí)配重塑密砂的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,并使用顆粒流軟件PFC進(jìn)行驗(yàn)證,從微觀上探究解釋剪脹變形對(duì)盾構(gòu)推力影響,得到如下結(jié)論:1)在四顆�？紫栋F(tuán)基礎(chǔ)上,引入顆粒半徑系數(shù)m。當(dāng)顆粒半徑同時(shí)改變時(shí),得到m的改變對(duì)主應(yīng)力比和孔隙比無影響,即半徑系數(shù)m對(duì)剪脹性無影響。當(dāng)顆粒大小不同時(shí)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(duì)剪脹性影響越大。2)通過大量的不同顆粒級(jí)配砂土的三軸固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)和直剪固結(jié)快剪實(shí)驗(yàn)得到砂土的剪脹性隨顆粒級(jí)配增寬而增強(qiáng)。在礫砂中土體的抗剪強(qiáng)度最高,其剪脹性也最強(qiáng),細(xì)砂抗剪強(qiáng)度最低,其剪脹性最弱。3)通過不同顆粒級(jí)配砂土的三軸實(shí)驗(yàn)和直剪實(shí)驗(yàn)的PFC數(shù)值模擬,分析PFC中的細(xì)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(jí)配的增寬,顆粒應(yīng)力鏈增強(qiáng),反映在宏觀上是砂土的抗剪強(qiáng)度隨著顆粒級(jí)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(jí)配的增寬而增強(qiáng)。4)通過室內(nèi)三軸固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)得到標(biāo)準(zhǔn)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(huì)改變土體與盾殼間的摩阻力,同時(shí)修正砂土盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)剪切擾動(dòng)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(dòng)區(qū)范圍,建立考慮剪脹力影響的盾構(gòu)推力公式。
【學(xué)位單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455.43
【部分圖文】：

第 2 章 密實(shí)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(shì)圖如下

di[55]中砂和加礫砂的直剪試驗(yàn)可以得出在相同的級(jí)配大、級(jí)配增寬逐漸減�。划�(dāng)顆粒的礫砂含量減小時(shí) 化 。Hussaini[56]通 過 三 軸 不 排 水 實(shí) 驗(yàn) 通 過 試 樣 （ 粒樣得出隨著顆粒半徑的增加與級(jí)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(jìn)行一系列的玻璃球的直剪實(shí)驗(yàn)剪脹有一定的影響。本文想用一種可以復(fù)制性的實(shí)脹性的強(qiáng)弱。析驗(yàn)具有可復(fù)制性，通過采取標(biāo)準(zhǔn)砂配置成標(biāo)準(zhǔn)試樣。工后經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)定的石英砂，用來檢測(cè)水泥膠砂粒徑一般在 0.08~2mm。故可以通過篩分標(biāo)準(zhǔn)砂重塑、礫四種砂土試樣。

圖 3-2 GZS-高頻振篩機(jī)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(shí)驗(yàn)過程得到足夠的篩分后各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砂，如圖 3-3。各級(jí)砂土的定義如表，配制不同的砂土類型。表 3-1 各級(jí)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(jí)配曲線和粒組含量如下
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871740