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浅埋暗挖隧道开挖引起地层变位时空效应分析

樊凯  
【摘要】:浅埋暗挖法是为了适应城市地下工程没有明挖条件而产生,在过去的实践中证明了它的实用性和某些方面的优越性,因此它的使用越来越广泛。而正是由于它主要应用在城市地下工程中,因此研究浅埋暗挖隧道对环境的影响(对周围地层、管线、建筑物等)具有非常重要的现实意义。在地下工程开挖过程中,适当减小每步开挖土方的空间尺寸,并减少每步开挖的暴露时间,是考虑时空效应、科学地利用土体自身控制地层位移的潜力,以解决土体稳定和变形问题的基本对策。 本文首先介绍了浅埋暗挖产生的历史背景、理论背景、发展概况及一些基本原则,简述了对时空效应的粗浅理解。然后概述了隧道开挖引起地层变位的研究现状,主要包括经验公式法、数值计算法、解析法及其他一些方法。接下来简要介绍了隧道开挖模拟基本理论、隧道开挖的有限元分析和土本构模型。最后结合工程实际,使用有限元软件PLAXIS 对隧道开挖过程中的地层变位的时空效应进行三维有限元分析。计算中土体采用Mohr-Coulomb 弹塑性本构模型,并充分考虑了各种工况的影响。 研究成果主要包括:其一是探讨了隧道开挖引起地层变位的时空效应,对隧道开挖的影响范围及地层响应作出较精确的分析; 其二是分析了不同工程措施(注浆部位、注浆范围、开挖进尺、喷混凝土厚度)对地层变位的控制效果,对控制效果作出了合理评价。


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