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离心模型试验研究隧道开挖引起的地表固结沉降

刘庆舒  
【摘要】: 地下工程开挖不可避免地产生对围岩的扰动并引起地下工程周围地表产生位移和变形。研究城市地下工程开挖引起的地表移动和变形,对于减少开挖对地表和地下已有设施的不良影响,对于保护地表环境具有十分重要的意义。 土工离心模型试验技术利用离心力场和重力场等效性,将模型尺寸缩小到原型尺寸的1/n,同时作用在模型上的体积力增大n倍,这时,模型中各点的应力、应变与原型中对应点的应力、应变相等,原型和模型对应点的位移成n倍关系。离心模型试验具有其他模型试验不具备的时间效应。根据离心模型试验的基本原理,可以推导出在离心模型上的固结时间是原型的1/n~2,离心模型上的渗流时间是原型的1/n~3。因此,利用离心模型技术可以预测原型的固结情况和渗流情况。 本论文通过多个模型试验的研究,得到了深圳地铁大~科区间里程SK3+355断面在隧道竣工后6个月内地表固结沉降的预测值,也得到了SK3+395断面三孔三线隧道施工引起的沉降和隧道竣工后15个月内地表固结沉降的预测值。最后论文比较了SK3+395断面模型试验数据和已有的现场实测数据。通过本论文的研究,可以为使用离心机研究固结沉降,地下水的渗流以及隧道模拟开挖打下基础。


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