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复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力预测分析
  • ISSN号:1009-6582
  • 期刊名称:《现代隧道技术》
  • 时间:0
  • 分类:U455.43[建筑科学—桥梁与隧道工程;交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]中南大学土木工程学院,长沙410075, [2]中南大学高速铁路建造技术国家工程试验室,长沙410075
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51578550,51538009);中南大学研究生自主探索创新项目(2017zztsl53).
中文摘要:

为揭示复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力,文章基于当层法,将该问题等效为求解均质地层位移及应力分布问题,结合Loganathan修正公式,推导了复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移、应变和应力分量表达式,构建了地层位移场分布预测模型。同时基于理论预测模型,对比分析了工程实例的预测位移与实测数据的差别,讨论了上下层土体弹性模量比n、地层深度。和土体泊松比u对隧道开挖的影响;在分析含软弱夹层隧道开挖问题时,提出了软弱夹层等效厚度K的概念。研究结果表明:随着n的增加,地表最大沉降值Smax地表附加水平应力盯。和竖向应力σz的最大值均有所减小;随着z的增加,地层最大沉降值有所增大;随着μ的增加,Smax有所减小,地表附加水平拉应力σx和竖向应力σz的最大值有所增加;当软弱夹层等效厚度K增加,Smax有所增加;隧道施工时,上硬下软地层产生位移及应力扩散现象,上软下硬地层产生位移及应力集中现象。

英文摘要:

To reveal the distribution of ground displacement and stress caused by the excavation of a shallow-bur- ied shield tunnel in a compound stratum, the equivalent layer method was applied to simplify the prob- lem into a solution for the displacement and stress distribution in a homogeneous formation. Using the modified Lo-ganathan' s formula, the expressions of ground displacement and strain component and stress component were de- duced, and a displacement field distribution prediction model was established. Based on a theoretical prediction model, the predicted and measured values were compared, and the effects of elasticity modulus ratio n of the upper and lower soil layers, the depth of tunnel z and the Poisson ratio μ on tunnel excavation are also discussed. As for a tunnel excavation in a soft interbed stratum, the equivalent thickness K of the soft interbed stratum is introduced. The research results show that: 1) with an increase of the n value, the maximum surface settlement S maximum ad- ditional horizontal stress o'~ and vertical stress σz decrease; 2) with an increase of the z value, the maximum settle- ment increases; 3) with an increase of the μ value, the Smax value decreases and the maximum additional horizontal stress and vertical stress increase; 4) with an increase of the K value, the Smax value increases; and 5) during tunnel construction, displacement and stress diffusion occur in the stratum that is hard at the upper part and soft at the low- er part, while displacement and stress concentration occur in the stratum that is soft at the upper part and hard at the lower part.

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期刊信息
  • 《现代隧道技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国铁路工程集团有限公司
  • 主办单位:中铁西南科学研究院有限公司 中国土木工程学会隧道及地下工程分会
  • 主编:李林
  • 地址:四川省成都市高新西区古楠街97号
  • 邮编:611731
  • 邮箱:xdsdjs@vip.163.com
  • 电话:028-67580049
  • 国际标准刊号:ISSN:1009-6582
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1600/U
  • 邮发代号:62-197
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:7998