軟土中盾構(gòu)隧道的長(zhǎng)期非線性固結(jié)變形研究.pdf

1、目前對(duì)軟土盾構(gòu)隧道的研究主要集中于開(kāi)挖造成的短期地表及隧道沉降、施工擾動(dòng)，及盾構(gòu)開(kāi)挖對(duì)隧道支護(hù)內(nèi)力的影響。然而對(duì)已建成地鐵盾構(gòu)隧道的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)表明:軟土地鐵盾構(gòu)隧道的長(zhǎng)期沉降量很大，達(dá)到沉降穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間亦十分漫長(zhǎng)，且沉降在隧道縱向呈現(xiàn)出很大的不均勻性。地鐵隧道長(zhǎng)期沉降的影響因素十分復(fù)雜，其中初始超孔隙水壓力分布、隧道襯砌和周邊土體的相對(duì)滲透性等對(duì)地鐵長(zhǎng)期沉降造成的影響尤為顯著。對(duì)于埋置于深厚軟土地區(qū)的地鐵隧道而言，列車荷載的長(zhǎng)期作用

2、會(huì)引起隧道周邊飽和軟土應(yīng)力、應(yīng)變和孔隙水壓力變化，導(dǎo)致土的剛度降低、強(qiáng)度衰減、變形加劇。本文采用解析方法，結(jié)合已有工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)滲漏隧道周邊土體長(zhǎng)期非線性固結(jié)過(guò)程中穩(wěn)定滲流狀態(tài)、超孔隙水壓力消散、地表沉降等問(wèn)題展開(kāi)研究，主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下:
　　1.采用經(jīng)典的e-lgσ'和e-lgk經(jīng)驗(yàn)公式模擬土體非線性固結(jié)過(guò)程中體積壓縮性和滲透性的變化，根據(jù)土體自由應(yīng)變和連續(xù)性條件得到了土體非線性固結(jié)控制方程。
　　2.將隧道襯砌透水條件

3、理想化為完全透水及完全不透水極端邊界條件，從而得到了隧道作為一個(gè)排水邊界時(shí)，對(duì)土體非線性固結(jié)過(guò)程中超孔壓消散、固結(jié)度增長(zhǎng)、地面沉降發(fā)展影響的上下限。并進(jìn)一步采用Li(1999)提出的半滲透邊界條件將存在局部滲漏通道的隧道襯砌等效為均質(zhì)透水體，建立局部滲漏邊界條件，求解隧道周邊土體的非線性固結(jié)本構(gòu)方程，得出了不同程度的襯砌局部滲漏條件下的隧道周邊軟土非線性固結(jié)解析解。進(jìn)而對(duì)襯砌不同程度滲漏對(duì)隧道周邊土體長(zhǎng)期固結(jié)、超孔隙水壓力壓力消散、長(zhǎng)期

4、沉降的影響進(jìn)行了分析。
　　3.通過(guò)將列車荷載等效為矩形循環(huán)荷載，求得了列車荷載作用下理想化滲漏隧道周邊土體非線性固結(jié)解析解。通過(guò)等效矩形循環(huán)荷載參數(shù)的調(diào)整，分析了列車荷載對(duì)土體固結(jié)、地表沉降的影響規(guī)律，以及列車荷載與襯砌滲漏情況的耦合作用。
　　4.采用Merchant三元件模型模擬土體長(zhǎng)期變形的粘彈性，建立隧道周邊土體粘彈性流變固結(jié)控制方程，并引入e-lg k關(guān)系考慮土體滲透性在固結(jié)過(guò)程中的非線性變化，并采用迭代遞推的辦