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多孔隧道开挖引起的内力和位移的半解析解及其应用研究
| 论文题名： | 多孔隧道开挖引起的内力和位移的半解析解及其应用研究 |
| 关键词： | 多孔隧道;半解析解;围岩应力;数值模拟;位移控制 |
| 摘要： | 随着我国地铁建设的发展，多孔隧道的开挖问题越来越受到人们的关注。由于多个孔洞之间产生的相互影响，利用单孔隧道开挖理论计算多孔隧道的围岩内力和位移必然会带来误差。因此，对多孔隧道进行研究显得尤为重要。 立足于973国家重点科研项目，本文将对多孔隧道开挖引起的隧道周边围岩应力和应变场分布特征及地表沉降等问题做出了研究，得出不同排布形式下多孔隧道的变分解。论文所做的主要工作以及相关结论概括如下: (1)介绍了复变函数理论与保角变换法在求解半平面弹性力学问题中的相关应用，并对部分公式的意义及推导过程做出了简要的介绍。阐释了Schwarz's交替法在双连通域问题中的应用，同时对Schwarz's交替法在多连通域问题中的应用做出了推广。 (2)结合复变函数法和Schwarz's交替法，并根据坐标变换的原理对半无限平面内开挖多个洞室的问题的求解公式进行了推导，得出了围岩应力和应变场的半解析解。 (3)借助数学软件，根据所得公式，对平行双孔隧道和三孔隧道的地表沉降进行了求解。通过参数分析，得出了多孔隧道在不同埋深和净距下开挖产生的地表沉降分布特征和最大沉降值的变化规律，并分析了相关参数对沉降值的影响。 (4)利用差分软件对双孔圆形隧道进行了数值模拟计算，分析了双孔隧道开挖在隧道周边围岩产生的应力应变场的分布特性;并将特定点的地表沉降结果与理论解进行了对比，分析了本文计算法与传统计算法的误差，同时验证了理论计算结果的可靠性。 (5)对盾构双孔隧道的地表沉降监测数据进行统计分析，得出了盾构穿越不同土层时引起的地表沉降特性，并提出了土体改良以及盾构参数控制等施工措施。 本论文在前人的理论基础上，进一步实现了变分法在多孔隧道问题中的应用，为利用复变函数法解决隧道开挖引起的形变问题的工程应用起到了推广作用，并为多孔隧道的弹性变形计算提供了理论基础。 |
| 作者： | 金启云 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 杨小礼 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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