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水下泥水盾构隧道开挖面稳定离心模型试验研究
| 论文题名： | 水下泥水盾构隧道开挖面稳定离心模型试验研究 |
| 关键词： | 水下盾构隧道;开挖面;失稳过程;离心模型;有限差分法 |
| 摘要： | 大型越江海隧道在促进城市和地区的经济与社会可持续发展方面发挥着重要作用。开挖面稳定是确保水下盾构隧道施工安全的关键环节，尤其是隧道上覆水头较高时，开挖面的稳定将更加难以控制。本文通过采用离心模型试验和三维有限差分数值模拟两种方法，对水下盾构隧道开挖面失稳过程进行模拟，研究开挖面的极限泥浆支护力和开挖面失稳破坏规律，主要工作和研究成果如下: (1)研制了一套包括隧道支护体系、泥水平衡加压系统、动态监测系统在内的以隧道开挖面失稳过程为研究对象的离心模型试验装置，能够实现不同水压环境下考虑泥浆渗透成膜条件的开挖面支护模式，进行了两组隧道上覆水头高度为0.9MPa及1.2MPa工况的高水压环境下盾构开挖面渐进失稳破坏过程的离心模型试验模拟。 (2)离心模型试验中布设了微型压力传感器，监测并分析不同水压情况下盾构掌子面前方土水压力分布，探明了不同水压条件下开挖面前方土压力及孔隙水压力的分布形式及其随泥浆支护压力不断减小的变化规律，揭示了盾构隧道在开挖面失稳过程中前方区域土拱效应的发展及开挖面的渐进破坏过程。 (3)采用PIV(Particle Image Velocimetry)颗粒图像测速系统监控量测竖直平面内的土体位移，分析得出不同水压条件下开挖面土体渐进失稳滑移模式。 (4)利用有限差分法软件FLAC3D对不同水头高度时泥水盾构隧道开挖面的稳定性能进行了三维流固耦合研究，结合离心模型试验结果对开挖面极限支护力、失稳破坏模式等进行了对比分析，同时对不同隧道埋深比以及不同水压大小的情况下隧道开挖面的稳定性能进行了研究。 |
| 作者： | 丁菲 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 袁大军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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