Pasternak模型是研究新建隧道下穿既有隧道的重要模型,由于深埋工況下土拱效應的作用,采用Pasternak模型研究深埋隧道將導致計算結果偏差較大。為了考慮土拱效應的影響,對Pasternak模型進行了補充和修正,提出了Double Pasternak模型,將深埋隧道視為放置在Double Pasternak上的Euler-Bernoulli梁,從而建立新建隧道下穿深埋隧道的解析分析方法,明確了在理論分析中深埋隧道采用Double Pasternak模型,淺埋隧道采用Pasternak模型。實驗研究發(fā)現(xiàn),既有隧道以1.5倍覆跨比為臨界點分為深埋隧道和淺埋隧道兩部分,深埋隧道覆跨比越大,土拱效應越明顯,淺埋隧道土拱效應可忽略不計,證明了不同的埋深模式采用不同彈性地基模型的正確性。將所提計算方法與現(xiàn)場實測結果進行對比,發(fā)現(xiàn)計算結果與實測結果有較好的一致性,從而驗證了解析解答的正確性。 

【文章來源】：實驗力學. 2020,35(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

Double Pasternak彈性地基梁模型

為了驗證本文提出的新建隧道下穿施工引起深埋隧道縱向變形理論的有效性,對新建隧道下穿既有隧道做了實驗研究。為便于分析,實驗部分的長度單位統(tǒng)一為mm。圖2所示為新建隧道下穿既有隧道的裝置示意圖,主要由底座、實驗箱、既有隧道應變采集系統(tǒng)、DIC采集系統(tǒng)等部分組成。底座由100mm厚的細砂鋪就,周圍用混凝土塊圍砌,保證箱體底板的水平且避免直接接觸不平整地面產(chǎn)生受力不均和變形。實驗箱長900mm、寬600mm、高550mm、箱厚15mm,材料為有機玻璃。實驗箱在填入土體之前,在箱體內(nèi)壁上涂抹油脂以減小摩擦。既有隧道應變采集系統(tǒng)由應變片、靜態(tài)應變測試儀和計算機組成,DIC采集系統(tǒng)包括CCD相機、計算機、視頻燈、三角架、圖像采集卡和相應圖像存儲介質(zhì)。采用硬PVC管模擬新建隧道,通過抽取的方式模擬新建隧道的開挖,橡膠管模擬既有隧道,抽取過程中應變采集系統(tǒng)和DIC采集系統(tǒng)同步記錄數(shù)據(jù),最終數(shù)據(jù)存儲在計算機中。通過得到的拱頂和拱底的應變,計算出既有隧道的彎矩,將理論彎矩和實驗彎矩進行對比,驗證本文理論的有效性。通過DIC技術得到既有隧道上覆土層斷面的位移場,以分析土拱效應對既有隧道的影響。取覆跨比(既有隧道上方覆蓋層厚度與隧道跨度的比值)分別為0.5、 1.0、 1.5、 2.0、 2.5五種情況,既有隧道直徑分別為39mm、32mm、25mm三種情況,研究新建下穿隧道對既有隧道的影響。方案如下:

(6) 采用抽取的方法模擬新建隧道的掘進過程,利用靜態(tài)應變儀采集既有隧道應變,利用圖3所示的DIC采集系統(tǒng)采集既有隧道上覆土層斷面位移場,測量五種不同埋深,三種直徑下既有隧道的應變,靜態(tài)應變儀將采集到的數(shù)據(jù)存儲在計算機中。通過得到的應變計算出彎矩,通過位移場的分析得到土拱效應對既有隧道的影響。2.1.2 巖土材料的配制

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]數(shù)字圖像相關方法中匹配及過匹配形函數(shù)的誤差分析[J]. 王博,俞立平,潘兵.  實驗力學. 2016(03)
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[5]盾構隧道掘進引起上方已建隧道的縱向變形研究[J]. 張冬梅,宗翔,黃宏偉.  巖土力學. 2014(09)
[6]三維數(shù)字圖像測量系統(tǒng)穩(wěn)定性的實驗研究[J]. 江天云,潘兵,夏勇,吳大方.  實驗力學. 2014(06)
[7]盾構隧道正交下穿施工對既有隧道影響的模型試驗與數(shù)值模擬[J]. 汪洋,何川,曾東洋,蘇宗賢.  鐵道學報. 2010(02)

博士論文
[1]地鐵盾構隧道穿跨越施工對既有越江隧道的影響機理及控制指標研究[D]. 李鵬.上海交通大學 2014
[2]高速鐵路隧道支護與圍巖作用關系研究[D]. 房倩.北京交通大學 2010



本文編號：3531001