地鐵隧道圍巖與支護(hù)相互作用的時(shí)空效應(yīng).pdf

1、隧道工程本身具有造價(jià)高、涉及問題復(fù)雜等特點(diǎn)，一直以來受到學(xué)者們廣泛關(guān)注。本文將隧道工程按研究對象劃分為以下兩類:一類是隧洞內(nèi)部的研究，這類研究對象主要包括在隧道開挖過程中圍巖的應(yīng)力、位移變化和由此產(chǎn)生的支護(hù)受力和變形；另一類則是隧道開挖對臨近地下構(gòu)筑物、上部地層中管線和地表建(構(gòu))筑物的影響。這兩類問題隨著地層巖土體物理特性的不同、開挖循環(huán)的時(shí)空效應(yīng)的變化而變得復(fù)雜。長期以來學(xué)者們對隧道時(shí)空效應(yīng)進(jìn)行分析和研究并取得了非常多的成果，但在實(shí)

2、際隧道工程中無論是隧洞內(nèi)部還是地表仍有事故發(fā)生。因此，隧道開挖過程中圍巖和支護(hù)相互作用的時(shí)空效應(yīng)有待進(jìn)一步研究。本文采用理論分析、現(xiàn)場監(jiān)控量測和數(shù)值模擬等方法對隧道開挖過程中圍巖和支護(hù)相互作用的時(shí)空效應(yīng)進(jìn)行了分析研究，主要工作如下：
　　1)進(jìn)行理論分析，闡述約束收斂法的基本原理。在三維空間中，由于目標(biāo)斷面掌子面的存在，圍巖受到掌子面提供的虛擬力的作用，在即使忽略圍巖蠕變影響的情況下，應(yīng)力和位移也未完全釋放。隨著開挖面的推進(jìn)，掌子

3、面提供的虛擬力逐漸消失，圍巖應(yīng)力位移得到進(jìn)一步釋放，然而在這一過程中伴隨著支護(hù)的架設(shè)和開始發(fā)揮作用，使得圍巖和支護(hù)達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)。本文將掌子面提供的虛擬力作為聯(lián)系環(huán)節(jié)，利用虛擬力與圍巖和襯砌應(yīng)力位移之間的關(guān)系編制matlab程序，通過計(jì)算程序繪制特性曲線和襯砌安全因子來分析研究隧道開挖的時(shí)空效應(yīng)，并通過改變關(guān)鍵參數(shù)（開挖進(jìn)尺、開挖循環(huán)時(shí)間、隧道半徑和圍巖力學(xué)參數(shù)）的取值來對隧道開挖的時(shí)空效應(yīng)進(jìn)行一個(gè)綜合探討。
　　2)理論分

4、析的研究對象為圓形隧道，而且將三維問題簡化為平面去計(jì)算。對于三維空間中其他形狀如馬蹄形隧道，用理論計(jì)算的方法得到它精確的解析解比較困難。本文第二個(gè)方面是依托重慶市軌道交通六號(hào)線二期工程金山寺至嘉陵江南橋頭區(qū)間隧道開挖這一工程，對實(shí)際工程圍巖和支護(hù)相互作用力、圍巖和支護(hù)變形及地表沉降進(jìn)行監(jiān)控量測，同時(shí)采用數(shù)值模擬的方法對其進(jìn)行分析研究，借助有限元軟件abaqus強(qiáng)大的非線性分析能力，模擬實(shí)際隧道某區(qū)間段的開挖過程來研究這一過程中圍巖應(yīng)力位