基于时效理论解的双层衬砌圆形隧道围岩压力分担的简便计算法

发布时间：2018-06-04 13:54

  本文选题：衬砌隧道 + 黏弹性　； 参考：《岩土工程学报》2017年09期

【摘要】：隧道的顺序施工叠加岩石流变特性,使围岩和衬砌的力学状态与时间相关。针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下双层衬砌圆形隧道施工问题,采用复变函数方法和Laplace变换,推导了开挖和支护全施工过程任意时刻围岩、衬砌的位移和应力理论解答。理论推导中用任意黏弹性模型模拟岩石流变特性,并在隧道开挖完成后的任意时刻分别施加一次衬砌、二次衬砌。并与相同条件下有限元解进行了比对。为便于工程设计,基于本文时效理论解,通过衬砌压力的机理分析,运用数据拟合的方法,给出了围岩压力分担的简便计算法,公式形式简单、适用范围广,同时也可以实现解析解的类似精度,为科学合理确定二次衬砌施工方案提供了理论依据。结合一算例,针对不同围岩压力分担情况,分别给出二衬施加时刻和二衬厚度建议值。工程中可据此方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计。
[Abstract]:The mechanical state of surrounding rock and lining is correlated with time by superimposing the rheological characteristics of rock in the sequential construction of tunnel. In order to solve the construction problem of circular double-layer lining tunnel under the condition of uneven horizontal and vertical in-situ stresses, the complex variable function method and Laplace transform are used to deduce the surrounding rock at any time during the whole construction process of excavation and support. Theoretical solution of displacement and stress of lining. In the theoretical derivation, the rheological characteristics of rock are simulated by an arbitrary viscoelastic model, and the primary lining and the secondary lining are applied at any time after the tunnel excavation is completed. The results are compared with the finite element solution under the same conditions. In order to facilitate the engineering design, based on the time-effect theoretical solution of this paper, through the mechanism analysis of lining pressure and using the method of data fitting, the simple calculation method of surrounding rock pressure sharing is given. The formula form is simple and the scope of application is wide. At the same time, the similar accuracy of the analytical solution can be realized, which provides a theoretical basis for the scientific and reasonable determination of the secondary lining construction scheme. Combined with a numerical example, according to the pressure sharing of different surrounding rock, the two liner applied time and the second liner thickness are given respectively. The preliminary design under similar engineering conditions can be carried out conveniently and quickly.
【作者单位】： 同济大学土木工程防灾国家重点实验室;同济大学航空航天与力学学院;同济大学土木工程学院地下建筑与工程系;
【基金】：国家自然科学基金项目(11572228,51639008) 国家“973”重点基础研究发展计划(2014CB046901) 同济大学土木工程防灾国家重点实验室自主课题(SLDRCE14-B-11)
【分类号】：U451.2

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本文编号：1977606