【博士】基坑下方運營隧道卸載回彈的力學(xué)機理分析【2008】

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：工程力學(xué)　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：上海交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　基坑開挖引起的深層位移場一直是工程的難題，尤其在開挖面下方存在運營地鐵等對變形要求嚴(yán)格的建(構(gòu))筑物時．由于此類問題涉及土層固結(jié)與回彈、圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、基坑開挖與穩(wěn)定機理、隧道變形與保護、施工順序與施工力學(xué)、反饋分析與施工控制等諸多問題，是一個集巖土工程與結(jié)構(gòu)工程于一體的系統(tǒng)工程，目前尚無一套較系統(tǒng)的理論。本文以上海高靈敏性軟土地區(qū)大范圍、高比例卸載工程實踐為基礎(chǔ)，通過理論研究和反饋回歸，分析基坑開挖卸載引起下方運營隧道回彈的機理并提出了回彈預(yù)測方法?！　∥闹幸胲浻餐馏w的歸一化模型、隧道等效剛度等方法，對運營隧道上方基坑開挖進行了模擬和數(shù)值實現(xiàn)，分析了各種因素對運營隧道回彈的影響，并根據(jù)信息化反饋數(shù)據(jù)進行回歸分析，總結(jié)了影響隧道回彈的主要因素。在此基礎(chǔ)上，建立了半近似預(yù)測公式，并根據(jù)工程監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了參數(shù)修正。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：　　1、為控制隧道的回彈，上海軟土往往需要大量的土體加固措旌。通過建立歸一化的土體模型，便于利用有限元進行數(shù)值分析。一方面，利用上海典型軟土的流變試驗結(jié)果，采用半經(jīng)驗修正理論來描述軟土的非線性流變特性。另一方面，從水泥攪拌加固土的物理力學(xué)特性著手，通過關(guān)聯(lián)度分析方法確立了影響水泥攪拌加固土體彈性模量的主要參數(shù)；同時對加固土體的試樣進行室內(nèi)實驗，得到加固土體的卸載模量。最后，將上海地區(qū)主要土層及加固土體采用了歸一化的模型，通過選擇合適的參數(shù)，可以演變?yōu)椴煌馏w的流變方程式．　　2、研究了實現(xiàn)數(shù)值模擬中的幾個問題。利用ANSYS的二次開發(fā)功能，將歸一化的土體模型作為用戶子程序輸入．同時為便于模擬隧道結(jié)構(gòu)剛度，建立了盾構(gòu)隧道的“等效連續(xù)化模型”．該模型利用縱向變形特征相似的均勻連續(xù)梁模擬隧道全長或某一區(qū)段，梁單元具有與隧道相同的等效剛度。利用ANSYS中材料特性設(shè)置各向異性材料，來模擬隧道的縱向、橫向剛度?！　?、有限元分析中調(diào)整相關(guān)參數(shù)進行對比分析，得出以下結(jié)論：對隧道回彈影響最大的因素為坑底土體加固，不僅抗拔樁的作用隨土體加固強度提高，且土體加固后，原本軟土地區(qū)對基坑變形有明顯影響的施工時間基本對回彈沒有太大影響。其他的主要影響因素有分塊開挖和基坑底部土體應(yīng)力釋放率。另外，隧道橫向剛度要比土體大很多，而縱向剛度又比較小，隧道的回彈對隧道剛度值的變化不敏感?！　?、采用分離參數(shù)法對反饋數(shù)據(jù)進行回歸，即通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)中的單個因素進行分離，并進行回歸分析得出一些結(jié)論：在土體加固后，土體變形基本近似彈性變形；隧道的回彈變化與影響距離大致呈拋物線型關(guān)系，但可近似為回彈量與距離旱線性關(guān)系；隧道的回彈值與開挖寬度呈倒指數(shù)關(guān)系?！　?、根據(jù)土力學(xué)經(jīng)典理論，結(jié)合有限元分析和監(jiān)測數(shù)據(jù)回歸得到的重要影響因素，建立回彈量的半經(jīng)驗性的近似計算公式。計算中充分考慮了隧道處等效土層模量、開挖性狀對卸載應(yīng)力分布的影響、土體加固對坑底應(yīng)力釋放率的影響。并通過近似公式計算結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)的比較，對應(yīng)力釋放系數(shù)進行了修正?！　?

專題推薦

• · 盾構(gòu)機進洞作業(yè)機理
• · 橋梁博士
• · 回彈法

培訓(xùn)課程

• · 施工技能課程五折，機不可失
• · 【預(yù)售】施工前期必備技能
• · 道路路基施工必備知識
• · 市政施工基礎(chǔ)入門培訓(xùn)
• · 施工識圖讀圖，這些要掌握!