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流固耦合模型及在隧道施工引起地面沉降中的应用
| 论文题名： | 流固耦合模型及在隧道施工引起地面沉降中的应用 |
| 关键词： | 耦合模型;隧道施工;地面沉降;流固耦合;隧道工程;相对渗透系数;数值计算;盾构工法;地下水问题;隧道开挖面;相互作用;土水特征;机构模型;实测值;曲线数学模型;北京;有限元求解;极限分析法;地下水赋存;残余含水量 |
| 摘要： | 地下水是地下空间的赋存介质，也是工程与环境相互作用的媒介和载体，同时也可能成为致灾的主要因素。地下水赋存与渗流状态对工程力学环境和设计条件的影响以及施工中的地下水问题，都构成了工程建设和运营中的一大难题。 本文基于流固耦合理论探讨地下水与地铁建设的相互作用问题，主要内容包括： 1.提出新的土水特征曲线数学模型，建议北京典型粉土的进气吸力值约为0.1kPa，残余含水量吸力值约为1.2MPa；并在前人研究的基础上，提出北京典型工程土的相对渗透系数计算公式。 2.采用非饱和土的流固耦合模型来计算和分析浅埋暗挖工法隧道施工引起的地面沉降问题，采用Geo-studio2007中的简化方法进行有限元求解；并把本文提出的土水特征曲线方程和相对渗透系数方程运用到Geo-studio2007中，对北京地铁10号线某区间隧道工程进行数值计算，其数值计算结果与工程实测值较为接近。 3.采用饱和的流固耦合模型来计算和分析富水地区盾构工法隧道施工引起的地面沉降问题，并对工程实例进行数值模拟，在耦合条件下得到的计算沉降值与实测值较为接近；在Biot固结理论的基础上，建议采用蠕变流固耦合模型来预测和评价长期地面沉降问题。 4.基于极限分析法对盾构工法隧道开挖面的稳定性问题进行探讨，提出了盾构工法隧道开挖面的三维破坏机构模型，并应用数值方法对该破坏机构模型进行了验证。 |
| 作者： | 杨宇友 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张在明;杜修力 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 北京工业大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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