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环境荷载作用下盾构隧道力学行为数值模拟
| 论文题名： | 环境荷载作用下盾构隧道力学行为数值模拟 |
| 关键词： | 盾构隧道;不均匀沉降;环境荷载;接头弱化;接触面单元;数值模拟 |
| 摘要： | 盾构隧道经过长时间的发展，凭借其施工安全、自动化程度较高、适用于软土土层等优势，在我国城市地铁建设中得到广泛应用。随着各城市地铁隧道里程数的不断增加，地铁隧道运营时间的不断增长，在长时间环境荷载作用下，隧道管片开裂、接头张开、环间错台等病害问题日益增加，严重影响到了盾构隧道的使用安全。本文在前人的研究基础上，围绕环境荷载作用下盾构隧道的力学行为做了如下工作： 在理论计算方法中，将隧道简化为Euler-Bernoulli梁模型和Timoshenko梁模型，进行堆载下盾构隧道沉降的计算推导，通过与相似模型试验结果进行对比，得出上述理论计算方法能较为准确的预测堆载作用下盾构隧道的纵向沉降。 采用FLAC3D有限差分软件，建立地层-结构模型，利用接触面单元模拟土体与衬砌之间的相互作用，对接触面参数的取值进行研究；进而分析接触面的存在对盾构隧道纵向沉降和横向变形的影响，并分析不同土体、不同土层分布下堆载单因素对隧道的纵向沉降及横向变形影响，得出隧道的沉降及横向变形规律。 利用ABAQUS软件建立三维数值模型，用接头弱化方式模拟衬砌管片接头构造，分析接头弱化方式的适用性。给出盾构隧道衬砌接头弱化弹性模量的取值经验公式，并将取值经验公式拓展至大直径隧道、超大直径隧道，为衬砌结构三维数值模拟提供参考。 建立多环三维隧道模型，分别对不同横向变形的盾构隧道施加相同的不均匀沉降。首先对隧道在发生不均匀沉降后的整体变形进行分析；然后对隧道的内力随沉降值的变化情况进行分析；最后分析不同横向变形的盾构隧道在发生不均匀沉降时管片损伤的发展情况，并提出针对不同横向收敛值的地铁盾构隧道的安全沉降建议值，为新建隧道以及运营期盾构隧道衬砌结构的监测和维护提供参考。 |
| 作者： | 王健诚 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 肖志荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江科技学院 |
| 学位年度： | 2023 |
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