軟土隧道固結(jié)性狀及相互作用理論研究.pdf

1、由于軟土的固結(jié)、流變以及隧道襯砌的半透水性,軟土隧道的內(nèi)力與變形將隨時(shí)間長(zhǎng)期變化和發(fā)展.但目前相關(guān)的理論研究還滯后于工程實(shí)踐.本文從Biot固結(jié)理論出發(fā),對(duì)軟土隧道的固結(jié)性狀和相互作用以及在外荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題展開(kāi)較系統(tǒng)、深入的研究,以揭示和掌握襯砌和土體的相對(duì)滲透性對(duì)軟土的固結(jié)、流變以及對(duì)隧道內(nèi)力和變形的影響規(guī)律,為軟土中隧道的設(shè)計(jì)計(jì)算和工程實(shí)踐提供技術(shù)支撐.主要工作如下:1.考慮隧道襯砌和周圍土體的相對(duì)滲透性,假定隧道處于半封

2、閉狀態(tài)(即邊界半透水)且為薄壁柔性,研究了粘彈性飽和土體中深埋圓形隧道的固結(jié)問(wèn)題.2.考慮襯砌材料和土體的流變性以及襯砌的剛度,利用薄壁圓柱殼理論,研究了粘彈性飽和土體中半封閉圓形隧道襯砌-土相互作用問(wèn)題.3.對(duì)隧道邊界上受軸對(duì)稱荷載和流體壓力作用情況下半封閉壓力隧道周圍軟土的固結(jié)及襯砌-土相互作用問(wèn)題進(jìn)行了研究,分別得到隧道周圍設(shè)置集中排水、不透水層等復(fù)雜情況下的解答,并分析了襯砌滲透性參數(shù)等對(duì)固結(jié)性狀的影響.提出采用反映襯砌材料孔隙

3、率的應(yīng)力系數(shù)r來(lái)確定隧道邊界上襯砌和孔隙水分別承擔(dān)的內(nèi)水壓力值,從而可避免當(dāng)前壓力隧道計(jì)算中將隧道邊界上的內(nèi)水壓力視為軸對(duì)稱荷載或流體壓力這兩種簡(jiǎn)單假設(shè),使壓力隧道的計(jì)算更接近于工程實(shí)際.4.首次將襯砌的半封閉特性引入于隧道的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題,基于Carione建立的反映土體松馳和流變的粘彈性本構(gòu)模型,在頻域內(nèi)得到了考慮襯砌剛度、隧道邊界上受軸對(duì)稱荷載及流體壓力作用下半封閉圓形隧道襯砌—土的動(dòng)力固結(jié)和相互作用解答.分析了襯砌和土體的材料及幾