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软土地层中盾构推进数值模拟

季广丰  
【摘要】: 随着我国经济的持续、快速、健康、稳定地发展,在沿海经济发达城市修建地铁就成为解决日益严重的城市公共交通问题的重要途径。沿海城市的地质条件大都为软土地层,因此研究软土地层中的盾构推进问题就显得很有实际意思。据此本文作了以下工作: 首先,介绍本文的研究背景,简介盾构法隧道,总结盾构推进对周围环境影响研究现状,指出了当前研究的一些不足之处,提出本文要解决的问题。 接着,阐述如何在二维平面应变条件下模拟盾构推进。包括如何模拟地层损失,如何选择土体单元、衬砌单元、接触单元,如何划分网格,如何设定计算区域和边界条件,如何选取材料参数,如何划分计算步骤等内容。 其次,采用前面的建模方法对上海地铁二号线某区间隧道工程进行分析。计算将使用线弹性模型、理想弹塑性Drucker-Prager模型、硬化弹塑性修正剑桥模型,然后分析三种本构模型计算出的结果并跟实测数据对比,从而确定哪种本构模型更适合于软土地层中盾构推进的模拟。 最后,基于前面的建模方法和选择的本构模型对软土盾构隧道进行系统地计算,以期发现地面沉降量、衬砌内力与隧道埋深、隧道尺寸、土体损失率、土体力学参数、超固结比、静止土压力系数之间的关系,以便为施工与设计提供指导。


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