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考虑渗流效应和非线性破坏准则的盾构隧道开挖面稳定性分析
| 论文题名： | 考虑渗流效应和非线性破坏准则的盾构隧道开挖面稳定性分析 |
| 关键词： | 盾构隧道;开挖面稳定性;渗流效应;非线性破坏;流固耦合 |
| 摘要： | 由于盾构技术具备施工速度快、安全性能高和对周围土体扰动小等优点，在城市地下铁道的施工中得到了广泛的应用。盾构隧道在掘进过程中，受到地表超载、地下水渗流和土体非线性破坏等复杂因素的影响，容易发生开挖面失稳导致的工程事故。因此，在盾构机掘进过程中需要压力舱提供一个合适的支护力以保证开挖面的稳定性。如何确定一个临界支护力以避免盾构隧道出现由于支护力不足导致的地表塌陷或是支护力过大导致的地表隆起，是目前盾构隧道稳定性研究中遇到的关键问题。本论文在考虑地表超载和地下水渗流的基础上，结合土体非线性破坏特性，采用数值模拟技术，对盾构隧道开挖面稳定性进行了研究，主要研究内容如下： （1）基于流固耦合理论，通过分析地下水渗流作用下围岩应力场的特性，阐述了渗流效应对岩土体力学特性的影响，为考虑渗流作用下盾构隧道开挖面极限支护力的数值模拟求解提供了理论依据。 （2）根据岩土体的非线性破坏特征，将非线性莫尔-库伦破坏准则嵌入到数值软件的自定义本构模型中。在此基础上，考虑地下水渗流效应对盾构隧道的掘进过程的影响进行模拟，得到了考虑渗流效应和非线性破坏准则的盾构隧道开挖面极限支护力，并分析了关键参数对支护力的影响。 （3）通过在地表上施加荷载，模拟地表超载在考虑渗流效应和非线性破坏准则作用下对盾构隧道开挖面支护力的影响。利用地表超载作用在不同区域下隧道开挖面的位移特征，分析了不同作用区域下超载对开挖面稳定性的影响，得到了地表超载对开挖面影响的最不利区域。 （4）根据成都某在建地铁工程的实际参数，对该盾构隧道的掘进过程进行模拟，得到了考虑地下水渗流情况下的隧道开挖面极限支护力，为富水地层中盾构隧道开挖面支护压力的确定提供了依据。 |
| 作者： | 田欣妮 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 凌同华;赵丹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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