以不完全拱效應(yīng)為基礎(chǔ),對(duì)淺埋隧道松動(dòng)土壓力展開研究。與Terzaghi土拱效應(yīng)理論的垂直滑移面不同,本文綜合考慮國內(nèi)外對(duì)滑移面形式的研究,采用塔形滑移面計(jì)算模型,同時(shí)考慮主應(yīng)力旋轉(zhuǎn)角的分布特征,給出松動(dòng)區(qū)內(nèi)大主應(yīng)力與水平面夾角分布公式,改進(jìn)了淺埋隧道松動(dòng)土壓力的計(jì)算方法;將塔形滑移面間松動(dòng)土體側(cè)向土壓力系數(shù)定義為滑移面上法向應(yīng)力與平均豎向應(yīng)力之比,并給出計(jì)算表達(dá)式;建立出主應(yīng)力轉(zhuǎn)角與隧道頂部位移的數(shù)量關(guān)系,進(jìn)而得到不同拱頂沉降允許值下的平均豎向應(yīng)力計(jì)算方法。將本文松動(dòng)土壓力計(jì)算公式同國內(nèi)外學(xué)者提出的計(jì)算方法對(duì)比,結(jié)果相吻合,驗(yàn)證了本文公式的合理性。對(duì)公式中主要影響參數(shù)（側(cè)向土壓力系數(shù)、隧道寬高比、相對(duì)變形量、滑移面傾角）進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:豎向應(yīng)力?v隨著深度z的增加而增加,土拱效應(yīng)的發(fā)揮程度也隨著深度z的增加而增大,但其增速逐漸放緩,當(dāng)達(dá)到某一深度（土拱效應(yīng)完全發(fā)揮）后,隨著深度z的增加?v趨向于定值;側(cè)向土壓力系數(shù)K隨著土體內(nèi)摩擦角φ及滑移面傾角α的增大而減小;在一定范圍內(nèi),隨著隧道寬高比B0/h的增大以及相對(duì)變形量λ的減小,其表面的豎向應(yīng)力隨之增大。因此,適當(dāng)?shù)脑龃鬁\埋隧道頂部... 

【文章來源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2020,37(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

淺埋隧道松動(dòng)土壓力計(jì)算模型Fig.2Calculationmodeloflooseearthpressureinshallowburiedtunnel2.2滑動(dòng)區(qū)寬度

2200應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)第37卷PB分別代表兩側(cè)滑移面上土中的應(yīng)力狀態(tài)，其大小相等、方向相反；dx為微分土條上單元土體寬度；Pm代表土中任意一點(diǎn)m處的應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)大主應(yīng)力繞水平方向的轉(zhuǎn)角為θm；CP點(diǎn)代表大主應(yīng)力方向與水平方向平行，此時(shí)m為0。微分土條上大主應(yīng)力繞水平方向的轉(zhuǎn)角的分布公式[26]為w2mxB(3)式中：θm為微分土條上任意點(diǎn)m處大主應(yīng)力σ1繞水平方向的旋轉(zhuǎn)角；x為該點(diǎn)距隧道中軸線的距離；θw為剪切面處σ1繞水平方向的旋轉(zhuǎn)角�？梢钥闯觯萴的值沿水平方向線性分布，這一點(diǎn)在文獻(xiàn)[26]中已被證明。但是，式(3)中可以看出文獻(xiàn)[26]將B看作是水平土條的寬度，而根據(jù)Terzaghi松動(dòng)土壓力理論，土體滑移面是從隧道底部沿與水平面呈45°+φ/2擴(kuò)展至隧道頂部，又從隧道頂部呈塔形向上擴(kuò)展，所以微分土條的寬度應(yīng)是隨深度z變化的值，顯然式(3)的取值是不合理的。筆者認(rèn)為，θm表達(dá)式應(yīng)改進(jìn)為w2mzxB(4)將式(2)代入式(4)，得w22tan2tanmxBHz(5)當(dāng)土拱效應(yīng)完全發(fā)揮時(shí)，滑移面上大主應(yīng)力與滑移面法線方向夾角為π/4+φ/2，滑移面法線方向與水平面夾角為α，θw則為π/4+φ/2-α，式(5)可寫為2π()2tan2tan42mxBHz(6)水平微分土條上的應(yīng)力為23222h11a1(cossin)(cossin)mmmmK(7)232v11221a(sincos)(sincos)mmmmK(8)h3()tanxym(9)式中Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)，且2aKtan(45/2)。水平微分段dx的?

K22wawawwaw2cossin1sincos1KKK22wawawwaw2cossin1sincos1KKK2A1KA11KAc1C22111221tanAABqBA22111221tanAABqBA由表2中平均豎向應(yīng)力表達(dá)式可知，當(dāng)滑移面傾角α確定時(shí)，該式中僅有唯一變量w。w的值不僅決定著不完全土拱效應(yīng)的發(fā)揮程度，并且與隧道上部土體差異沉降值息息相關(guān)。圖7為w與土體位移幾何關(guān)系圖。圖7中：Δh為隧道上部微分土條的差異沉降值；R為土拱半徑。2212zRRhB(38)wsinRhR(39)圖7w計(jì)算示意圖Fig.7Schematicdiagramofw

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]盾構(gòu)隧道垂直土壓力松動(dòng)效應(yīng)的研究[D]. 加瑞.河海大學(xué) 2007



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