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考虑主应力偏转的土体浅埋隧道支护压力研究
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU432[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程] U452[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:中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉430074
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(“9 7 3”计划)项目(2011CB710606); 国家自然科学基金重点项目(41230637)
中文摘要:

传统方法计算浅埋隧道支护压力时,未考虑上覆土体主应力偏转过程,与实际情况不符且计算结果不准确。为真实分析和计算浅埋隧道支护压力,以砂土为研究对象,首先概括浅埋隧道围岩破坏模式,在此基础上分析隧道上覆土体主应力偏转过程和应力状态,得到水平微分土层平均竖向压力与侧向压力和层间平均剪切力的定量关系,进而建立水平微分土层受力平衡方程求解上覆土体竖向压力。最后以隧道侧面滑移土体为对象,通过受力平衡方程求解获得支护压力表达式。新方法考虑了上覆土体主应力真实偏转过程,较传统方法更符合实际,研究结果表明:距离隧道顶部中心线越远,水平正应力与大主应力比值越小;随着土体内摩擦角的增大,竖直正应力与大主应力比值呈现先减小后增大的规律。与模型试验结果对比表明:当隧道埋深较浅时,新方法计算所得支护压力与模型试验结果高度吻合,优于不考虑主应力偏转方法计算结果和半经验性的Terzaghi方法计算结果,从而验证了该方法的有效性,可为浅埋隧道支护设计提供一定理论依据。

英文摘要:

The traditional analytical methods for calculating the earth pressure on shallow tunnel are irrespective of the principal stress rotation, and do not reveal the real stress state of soils, and thus result in inaccurate values. A new quantitative method is proposed to acquire the earth pressure on shallow tunnel in sandy soil considering the principal stress rotation. The rotation process and the stress state are firstly analyzed based on the generalized collapse mode for surrounding soil. To obtain the vertical pressure on overlying soil, the equilibrium equation for the horizontal differential layer is established, considering the corresponding relationship among the lateral interlaminar stress, average interlaminar stress and average vertical stress. Eventually the earth pressure is derived by the equilibrium equation for the lateral soils of tunnel. The results show that the ratio of vertical to major principal stress decreases with the increase of the distance to center line, and it presents a decreasing-to-increasing trend with the increase of the internal friction angle. The values of earth pressure calculated by the proposed method fit well with the experimental results when the tunnel is shallow. The new method is even superior to the method irrespective of the principal stress rotation and Terzaghi's semi-empirical method. The accuracy of the proposed method is validated. It may provide a theoretical basis for the design of shallow tunnel.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826