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抽水导致的地面沉降漏斗曲线及地层沉降对隧道的影响
| 论文题名： | 抽水导致的地面沉降漏斗曲线及地层沉降对隧道的影响 |
| 关键词： | 地铁隧道;地下水抽取;列车荷载;地层沉降;变形监测 |
| 摘要： | 抽水导致区域性地面沉降已成为一种世界性的地质灾害，监测和预测沉降量是地面沉降研究的主要内容。依据通过漏斗中心的地面沉降曲线公式，不仅可以确定沉降值的连续分布规律，获得比散点状监测值更全面的沉降信息；而且比数值计算更简单实用。之前的区域性地面沉降s-ln r线性关系式在计算沉降漏斗中心区域沉降值时有偏差，亟需改进。本文基于竖向分层、水平微分的思想，引入了土体小变形理论，建立了单层和多层偏微分控制方程，解得单井抽水时通过漏斗中心的地面沉降曲线公式，应用叠加原理推导得出群井抽水时通过漏斗中心的地面沉降曲线公式。经国内外 7 个典型区域性地面沉降漏斗算例验证，沉降曲线公式与监测值拟合极好，可以准确计算包括漏斗中心区域在内的全区域沉降值，相关系数都在97%以上，证明了公式的可行性。 另外，在后续的研究中将地面沉降s-ln r线性关系式运用于实际工程中，抽水导致地层沉降对隧道等地埋梁具有不良影响，现有解析法仅考虑抽水导致地层沉降对地铁隧道内力及变形影响，未考虑列车荷载与地层沉降同时作用对隧道的影响。针对这一不足，研究了抽水和列车荷载联合作用下隧道内力及变形的理论解。基于 Winkler 弹性地基梁理论和对数型地层沉降曲线公式，应用傅里叶级数法推导得出地层沉降和列车荷载联合作用下隧道的内力及变形理论解。应用ABAQUS软件建立隧道与地层的三维数值模型，施加抽水影响和列车荷载，得到两者联合荷载作用下隧道结构的内力及纵向沉降变形。对比分析理论解与数值解结果，两者吻合良好，验证了理论解的正确性。进一步对比分析表明，抽水导致地层沉降对隧道的影响远大于列车荷载，说明控制隧道周边地下水抽取对于保护隧道具有重要意义。 |
| 作者： | 王余斌 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨建民;韩俊杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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