循环荷载作用下水下软土中隧道长期沉降变形研究

发布时间：2017-10-08 03:23

  本文关键词：循环荷载作用下水下软土中隧道长期沉降变形研究

  更多相关文章： 水下隧道 波浪荷载 列车荷载 孔压累积 保角变换

【摘要】：目前我国轨道交通发展迅速,穿越江河湖海的水下隧道成为连接两岸的首选交通方式。然而,由于水下软土隧道长期受到高水压、波浪荷载以及列车循环荷载的作用,隧道周围土体的固结沉降性状呈现出与一般地下隧道不同的特性。目前,已有学者通过大型有限元软件对水下软土隧道的工作状态进行模拟,并得到了其沉降变形预测值,但是水下软土隧道长期沉降变形的性状仍有待进一步分析。本文基于Terzaghi-Rendulic二维固结理论进行分析,通过保角变换求解得到了隧道衬砌局部渗漏时底部沉降的解析解,对波浪荷载作用下水下隧道周围土体的长期沉降性状进行理论研究,并系统地分析了水下隧道在波浪荷载和列车荷载共同作用下的沉降变形特性,主要工作内容如下：(1)将半无限平面内的二维固结问题根据通过保角变换映射到保角变换环域内进行求解,其中,水动力荷载等于作用在河床表面的孔隙水压力,土体中超孔压累积值基于Gibbs自由能和应力内时理论给出的循环荷载作用下计算模型得出。本文推导计算了波浪荷载作用下水下隧道底部土体沉降变形的解析解,并对隧道周围土体在水动力作用下的沉降特性进行分析。(2)在考虑衬砌局部渗透和隧道周围波浪荷载累积孔压的基础上,计算得到局部渗漏边界下隧道周围土体的沉降变形,分析了水位变化作用下,不同相对渗透系数时软土隧道周围土体的沉降变形性状。(3)在考虑水位波动的长期影响的基础上,基于循环荷载下土体塑性变形计算公式,对列车荷载作用下隧道周围土体的塑性变形累积量进行计算,并将超孔隙水压力消散产生的固结沉降与动力荷载下产生的塑性形变叠加计算,求得隧道底部土体的沉降变形量。
【关键词】：水下隧道 波浪荷载 列车荷载 孔压累积 保角变换
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U456.3
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 研究背景11-15
• 1.1.1 水下隧道发展概况11-13
• 1.1.2 水下隧道沉降变形及其原因分析13-15
• 1.2 水下隧道固结沉降特性研究现状15-24
• 1.2.1 波浪荷载作用下的土体响应15-17
• 1.2.2 隧道局部渗透下孔隙水压分布情况17-19
• 1.2.3 软土隧道固结沉降特性研究19-20
• 1.2.4 水下隧道沉降变形研究20-24
• 1.3 列车循环荷载下的土体响应24-26
• 1.4 本文研究内容26-27
• 第2章 波浪荷载作用下衬砌不透水隧道沉降变形研究27-40
• 2.1 引言27-28
• 2.2 问题描述28-30
• 2.2.1 计算模型28
• 2.2.2 基本假定28-29
• 2.2.3 波浪荷载的简化29
• 2.2.4 波浪荷载引起的超孔压计算29-30
• 2.3 问题的求解30-34
• 2.3.1 控制方程30
• 2.3.2 保角变换30
• 2.3.3 边界条件及初始条件30-31
• 2.3.4 问题的求解31-34
• 2.3.5 固结沉降计算34
• 2.4 结果分析34-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 波浪荷载作用下衬砌局部渗透隧道沉降变形研究40-51
• 3.1 引言40
• 3.2 问题描述40-42
• 3.2.1 计算模型40
• 3.2.2 基本假定40-42
• 3.3 问题的求解42-46
• 3.3.1 控制方程42
• 3.3.2 局部渗透边界下的超孔隙水压分布42-44
• 3.3.3 边界条件44
• 3.3.4 问题的求解44-46
• 3.3.5 固结沉降计算46
• 3.4 结果分析46-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 列车循环荷载作用下水下局部渗透隧道沉降变形研究51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 问题描述51-53
• 4.2.1 计算模型51
• 4.2.2 基本假定51-52
• 4.2.3 列车荷载的等效处理52-53
• 4.3 问题的求解53-57
• 4.3.1 控制方程53
• 4.3.2 边界条件及初始条件53-54
• 4.3.3 固结变形求解54-56
• 4.3.4 列车荷载下的塑性变形计算56-57
• 4.3.5 隧道底部沉降计算57
• 4.4 结果分析57-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 进一步的工作设想64-65
• 参考文献65-72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 穆维贤,赖国璋,李宝元;多柱体波浪荷载数值分析的边界元法[J];大连工学院学报;1986年04期

2 王言英;船舶波浪荷载概率统计计算方法的研究[J];中国造船;1988年02期

3 邓斌 ,李江;波浪荷载作用下海洋土的液化势估价[J];岩土力学;1989年01期

4 夏运强,陈兆林;圆筒形水工建筑物波浪荷载的试验研究[J];海洋工程;2002年03期

5 蔡正银;陈海军;张桂荣;焦志斌;;波浪荷载作用下滩海人工岛工程稳定性评价[J];水利学报;2007年S1期

6 吴家鸣;郁苗;朱良生;;桁架式近海结构物整体波浪荷载分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年11期

7 周丹;肖盛燮;杜逢彬;;波浪荷载作用下施工平台随机动力响应分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2008年03期

8 袁伟;闫澍旺;赵亮;;波浪荷载对码头桩基竖向承载力的影响研究[J];勘察科学技术;2011年06期

9 肖剑;赵利平;;圆弧型防波堤开孔护面波浪荷载理论分析与实验研究[J];科技创新与应用;2013年02期

10 钱昆,王言英,王大政;压力公式的修正及其在波浪荷载计算中的应用[J];海洋工程;1999年03期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 丁军;王登婷;;基于边界元法大尺度柱体上的波浪荷载分析[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年

2 王登婷;;钢圆筒结构波浪荷载的试验研究[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年

3 何蘅;陈德春;;波浪荷载作用下土工布材料性能试验[A];全国第六届土工合成材料学术会议论文集[C];2004年

4 蔡正银;陈海军;张桂荣;焦志斌;;波浪荷载作用下滩海人工岛工程稳定性评价[A];2007重大水利水电科技前沿院士论坛暨首届中国水利博士论坛论文集[C];2007年

5 郭代培;;两种方法模拟波浪荷载对岩质边坡作用的比较[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年

6 张幸幸;张建红;;大圆筒结构倾覆的有限元模拟[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年

7 郄禄文;吴进;;半圆型防波堤可靠度分析[A];第十三届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集[C];2007年

8 王立忠;潘冬子;;波浪荷载作用下粉质海床孔压增长的数值分析及试验研究[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集（下册）[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李建国;波浪荷载作用下饱和钙质砂动力特性的试验研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2005年

2 耿宝磊;波浪对深海海洋平台作用的时域模拟[D];大连理工大学;2010年

3 赵晖;波浪和涌潮荷载作用下排桩的动力响应[D];浙江大学;2009年

4 蒋敏敏;波浪荷载作用下新型防波堤结构与软土地基相互作用研究[D];南京水利科学研究院;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙碧虹;循环荷载作用下水下软土中隧道长期沉降变形研究[D];浙江大学;2016年

2 邓忠超;悬臂式钢闸板在波浪荷载作用下的动态响应分析[D];哈尔滨工程大学;2004年

3 曹宏生;水工建筑物波浪荷载分析研究[D];河海大学;2005年

4 王艳;波浪荷载作用下近海粉土动力特性研究[D];浙江工业大学;2014年

5 刘斌;波浪荷载作用下深水桥梁的振动控制[D];西南交通大学;2013年

6 奚泉;复合式筒型基础波浪荷载特性研究[D];天津大学;2014年

7 张玲;小直径桩柱波浪荷载的计算分析及程序实现[D];中国海洋大学;2004年

8 胡丹妮;波浪荷载作用下海上风机桩基基础与上部结构的动力响应研究[D];重庆交通大学;2014年

9 闫s，

本文编号：991715