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基于透明土的盾构隧道开挖面稳定性分析
| 论文题名： | 基于透明土的盾构隧道开挖面稳定性分析 |
| 关键词： | 透明土;盾构开挖面;土体位移;破坏形态;稳定性分析;数字图像处理 |
| 摘要： | 盾构法是一种高效、经济、安全的施工方法，在城市地铁建设中广为使用。由于城市施工环境复杂，盾构施工安全事故多有发生，其中由于开挖面失稳而导致的事故最为普遍，因而对开挖面稳定性的研究意义重大。目前，对开挖面失稳地层移动研究多集中于地层表面，本文使用人工合成透明土作为盾构模型土层、结合数字图像处理技术，采用PIVview2C软件对照片进行分析处理，对盾构开挖面失稳情况下内部地层移动规律、形态进行了可视化分析，主要内容如下： (1)设计采用熔融石英砂及浓度为59.8％的溴化钙合成透明土，对该土样进行了室内常规实验及直剪实验，证明了其与自然土性质的类似性。 (2)分析了图像数字化的原理，如何采用激光散斑技术与PIV技术相结合，由CCD相机拍摄目标面，将得到的图像数字化并导入软件进行互相关计算的过程。 (3)对试验结果进行了分析，得出了在三个不同埋径比(C/D=1、C/D=1.5、C/D=2)下横断面和纵断面的整体扰动形态，土层地表及内部各点水平位移、垂直位移规律，对土拱效应和松动土压力理论进行了分析。 分析结果表明，在透明土地层盾构实验中，由于砂土土拱效应，在埋深大于1.25D时，土体变形不会发展到地表，浅埋时(C/D=1)符合太沙基松动土压力理论，整体扰动形态横断面类似裤衩形，纵断面类似三角形，深埋时(C/D>1.25)符合普氏理论，横断面扰动形态类似蛋形，纵断面扰动形态发展为烟囱状，深层土体沉降槽类似正态分布。纵断面垂直位移和水平位移相差不大，垂直位移最大值出现在盾构拱顶正前方0.3-0.7D之间，随盾构埋深的加大，垂直位移最大区域逐渐远离盾构开挖面。横断面以垂直位移为主，垂直位移最大值在盾构拱顶到拱顶以上0.5D之间，水平位移最大值出现在沉降槽反弯点附近，分布形态类似泊松分布。 |
| 作者： | 刘佳佳 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 孙吉主;刘金元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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