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渗流及列车荷载对地铁周边地表沉降影响的数值模拟研究
| 论文题名： | 渗流及列车荷载对地铁周边地表沉降影响的数值模拟研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;地表沉降;三维数值模型;列车振动荷载;数值模拟;地下水渗流 |
| 摘要： | 随着我国城市化进程的进一步发展，地铁在城市交通中的地位日益重要，然而在富水地区(特别是我国南方部分城市)地下水的渗流已成为地铁投入运营后对隧道与周边环境影响的主要问题之一：同时，由于地铁隧道长期受列车荷载的作用，地下水渗流和列车荷载的耦合作用对地铁隧道及周边环境的影响问题也日益突出，成为亟待研究的问题之一。本文综合运用饱和渗流原理、流固耦合理论及振动理论，采用数值模拟方法分析了不同渗流情形、不同列车振动荷载作用及列车振动荷载与渗流综合作用对隧道周边的影响。其主要研究内容和成果包含以下几个方面： 1、通过对土体的弹性及弹塑性本构关系以及研究对象的实际工况的分析，选用摩尔·库伦弹塑性本构关系作为本文数值模拟的基本本构关系；阐述了土体的渗透与固结理论，分析了流固耦合原理及饱和状态下流固耦合的基本方程在本文中的应用可行性。 2、依据南京地铁某地段的地质参数，建立了地铁周边地表沉降分析的三维数值模型，分别就衬砌不同部位渗水、不同渗透比、同一地下水位不同隧道埋深及同一隧道埋深下不同地下水位四种情况进行了数值模拟研究。分析了上述各因素对隧道地表沉降的影响，讨论了随渗流时间的推移土体超孔隙水压力的变化趋势，得出了地表沉降和土体超孔隙水压力变化的规律。 3、基于列车振动的基本理论，建立了二维的数值分析模型。分别分析了同一列车振动荷载振幅下不同振动频率及同一列车振动频率下不同车速对隧道地表沉降的影响，得出了列车荷载对地表沉降影响的规律。 4、进行了振动荷载与地下水渗流综合作用时的地表沉降的影响分析。分别考虑同一列车振动荷载振幅不同振动频率及同一列车振动频率不同车速与地下水渗流综合作用对地表沉降影响的规律。 论文综合分析了地铁投入运营后，各种渗水条件对隧道周边的影响，同时考虑了列车荷载单独作用及列车荷载与地下水渗流综合作用对隧道周边的影响。得出了相关影响因素的影响规律，为今后地铁运营后对隧道周边影响的预测和整治提供依据。 |
| 作者： | 马斐 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张晓春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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