列车荷载作用下渗漏隧道的长期非线性固结
发布时间：2019-10-18 16:09
【摘要】：为研究列车荷载对地铁周边土体长期非线性固结的影响,以及其与隧道渗漏的共同作用,将列车荷载等效为矩形循环荷载,采用经典的土体非线性固结理论,以及衬砌与土体相对渗透性系数,得出列车荷载作用下局部渗漏隧道的非线性固结解析解.通过本文预测值与上海地铁实测数据的对比,验证了解析解的合理性.分析结果表明:列车荷载加剧了隧道上方地表长期沉降,衬砌渗漏程度越大,沉降增加量越大.本文解析解能较好模拟隧道周边土体的长期固结特性,为预测地铁隧道长期运营导致的地表沉降提供一个较为合理有效的方法.
【图文】：
衬砌渗漏对地铁隧道周边土体长期固结影响的上下限．本文采用文献［12］提出的衬砌与土体相对渗透性系数模拟隧道衬砌的局部渗漏特性，采用文献［13－15］提出的非线性固结理论建立土体的固结控制方程，通过将列车荷载等效为矩形循环荷载，推导相应的孔压和土体沉降解析解，然后通过等效矩形循环荷载参数的调整，分析列车荷载对土体固结、地表沉降的影响，并通过与上海地铁1号线实测数据的对比，验证解析解的合理性．1问题描述1．1基本假定对于饱和软土中考虑衬砌透水的隧道周边土体的非线性固结问题，采用图1计算简图．隧道半径为r，埋深为h，坐标原点位于隧道正上方地表处．综合文献［13－15］对土体非线性固结所作的假设和隧道周边土体的固结问题，基本假定:1)隧道纵向长度足够长，满足平面应变条件;2)洞周土体视作带圆孔的半无限空间;3)隧道周围土体均为各向同性饱和多孔介质，土体渗透性的变化服从e－lgk关系，，压缩性的变化符合e－lgσ关系［11－13］;4)土颗粒和孔隙水不可压缩，孔隙水流动服从达西定律，地表及无穷远处的超静孔压为零;5)变形为小变形，不计变形对坐标的影响;6)地基内各点土体自由变形，不受土体自身及隧道成拱作用影响;7)盾构施工只在土体中引起超孔压，土体竖向总应力不变．!""#$%&’()*!"+#$+!#",!图1半无限空间中隧道计算简图1．2列车荷载的简化本文将列车荷载简化为矩形循环荷载，加载形式见图2．假设列车长度L，运行速度v，则列车荷载单次加载时间ta=L/v，间隔时Δt，等效荷载最大值qu，列车运行时刻表以一天为周期．列车荷载的函数表达式为q(t)=0，0＜t＜t0，t0+ta＜t＜t0+Δt，…，t0+(n－1)Δt+ta＜t＜t0+nΔt;qu
;3)隧道周围土体均为各向同性饱和多孔介质，土体渗透性的变化服从e－lgk关系，压缩性的变化符合e－lgσ关系［11－13］;4)土颗粒和孔隙水不可压缩，孔隙水流动服从达西定律，地表及无穷远处的超静孔压为零;5)变形为小变形，不计变形对坐标的影响;6)地基内各点土体自由变形，不受土体自身及隧道成拱作用影响;7)盾构施工只在土体中引起超孔压，土体竖向总应力不变．!""#$%&’()*!"+#$+!#",!图1半无限空间中隧道计算简图1．2列车荷载的简化本文将列车荷载简化为矩形循环荷载，加载形式见图2．假设列车长度L，运行速度v，则列车荷载单次加载时间ta=L/v，间隔时Δt，等效荷载最大值qu，列车运行时刻表以一天为周期．列车荷载的函数表达式为q(t)=0，0＜t＜t0，t0+ta＜t＜t0+Δt，…，t0+(n－1)Δt+ta＜t＜t0+nΔt;qu，t0≤t≤t0+ta，t0+Δt≤t≤t0+Δt，…，t0+nΔt≤t≤t0+nΔt+ta．(1)式中:t0为每天列车开始运营的时间，Δt为列车间隔时，n为列车单日运营序数．!!""!#""$"$%"&"$%’""$%’"%"&"$%#’""$%#’"%"&图2列车荷载示意2问题求解2．1控制方程依据文献［13－15］的假定，以及文献［11］对控制方程的推导，由自由应变条件下的基本假定得到饱和土体连续方程:1γw
本文编号：2551170
【图文】：
衬砌渗漏对地铁隧道周边土体长期固结影响的上下限．本文采用文献［12］提出的衬砌与土体相对渗透性系数模拟隧道衬砌的局部渗漏特性，采用文献［13－15］提出的非线性固结理论建立土体的固结控制方程，通过将列车荷载等效为矩形循环荷载，推导相应的孔压和土体沉降解析解，然后通过等效矩形循环荷载参数的调整，分析列车荷载对土体固结、地表沉降的影响，并通过与上海地铁1号线实测数据的对比，验证解析解的合理性．1问题描述1．1基本假定对于饱和软土中考虑衬砌透水的隧道周边土体的非线性固结问题，采用图1计算简图．隧道半径为r，埋深为h，坐标原点位于隧道正上方地表处．综合文献［13－15］对土体非线性固结所作的假设和隧道周边土体的固结问题，基本假定:1)隧道纵向长度足够长，满足平面应变条件;2)洞周土体视作带圆孔的半无限空间;3)隧道周围土体均为各向同性饱和多孔介质，土体渗透性的变化服从e－lgk关系，，压缩性的变化符合e－lgσ关系［11－13］;4)土颗粒和孔隙水不可压缩，孔隙水流动服从达西定律，地表及无穷远处的超静孔压为零;5)变形为小变形，不计变形对坐标的影响;6)地基内各点土体自由变形，不受土体自身及隧道成拱作用影响;7)盾构施工只在土体中引起超孔压，土体竖向总应力不变．!""#$%&’()*!"+#$+!#",!图1半无限空间中隧道计算简图1．2列车荷载的简化本文将列车荷载简化为矩形循环荷载，加载形式见图2．假设列车长度L，运行速度v，则列车荷载单次加载时间ta=L/v，间隔时Δt，等效荷载最大值qu，列车运行时刻表以一天为周期．列车荷载的函数表达式为q(t)=0，0＜t＜t0，t0+ta＜t＜t0+Δt，…，t0+(n－1)Δt+ta＜t＜t0+nΔt;qu
;3)隧道周围土体均为各向同性饱和多孔介质，土体渗透性的变化服从e－lgk关系，压缩性的变化符合e－lgσ关系［11－13］;4)土颗粒和孔隙水不可压缩，孔隙水流动服从达西定律，地表及无穷远处的超静孔压为零;5)变形为小变形，不计变形对坐标的影响;6)地基内各点土体自由变形，不受土体自身及隧道成拱作用影响;7)盾构施工只在土体中引起超孔压，土体竖向总应力不变．!""#$%&’()*!"+#$+!#",!图1半无限空间中隧道计算简图1．2列车荷载的简化本文将列车荷载简化为矩形循环荷载，加载形式见图2．假设列车长度L，运行速度v，则列车荷载单次加载时间ta=L/v，间隔时Δt，等效荷载最大值qu，列车运行时刻表以一天为周期．列车荷载的函数表达式为q(t)=0，0＜t＜t0，t0+ta＜t＜t0+Δt，…，t0+(n－1)Δt+ta＜t＜t0+nΔt;qu，t0≤t≤t0+ta，t0+Δt≤t≤t0+Δt，…，t0+nΔt≤t≤t0+nΔt+ta．(1)式中:t0为每天列车开始运营的时间，Δt为列车间隔时，n为列车单日运营序数．!!""!#""$"$%"&"$%’""$%’"%"&"$%#’""$%#’"%"&图2列车荷载示意2问题求解2．1控制方程依据文献［13－15］的假定，以及文献［11］对控制方程的推导，由自由应变条件下的基本假定得到饱和土体连续方程:1γw
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