隧道工作面与横截面的被动破坏研究

发布时间：2020-04-12 12:24

【摘要】：土压平衡或泥水盾构法在隧道施工广泛使用,为保证隧道的稳定性和安全性,通常在工作面施加压力。但是,当隧道工作面压力过大时,可能发生被动破坏。另外,对于浅埋隧道,管片周围注浆压力过大也可能导致临近土体的被动破坏。此外,在地铁隧道密集的城市地区,经常出现下穿既有隧道的情况,隧道的被动破坏会还影响既有隧道的安全。本论文以隧道的被动破坏为中心,采用极限分析法研究了不同情况下隧道被动破坏的机理。利用软件OPTMU3D和OPTUM2D进行建模,得到被动破坏的上限解,通过分析被动破坏的临界压力和滑动面分析各工况的破坏形式。隧道破坏的最重要的因素包括隧道埋深比、周围土体的摩擦角和粘聚力。本论文针对上述因素进行了参数化研究。结果表明,随着埋深比、摩擦角和内聚力的增加,隧道的临界被动破坏压力增大。考虑到二维分析的高效性和实际中的广泛应用,本论文分析了三维与二维分析结果的关系。论文研究了隧道工作面被动破坏的三维效应,得到了不同土体强度和隧道埋深比情况的设计图表,可以根据该设计图表简便的对二维结果进行修正。本文同时进行了隧道断面形状效应的研究。建立了圆形、矩形、六边形隧道的被动面破坏模型。由于整体破坏面的相似性,当不同形状截面的面积相同时时,临界被动破坏压力没有明显的差异。对于发生在隧道衬砌侧的被动破坏,本文分析了不同土体强度和埋深比的情况下隧道上部,侧部和底部的临近破坏压力。相同情况下,与其他位置相比,由于隧道的顶部产生的破坏面最小,因此其临界破坏压力最低。新建隧道对既有隧道方面,本文重点研究了下穿隧道破坏时,与既有隧道的最危险距离。结果表明,下穿隧道与既有隧道最危险的距离约为两倍直径。当距离更近时,既有隧道已经在破坏面之外,因此不是最危险情况。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.4

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本文编号：2624713