基于非线性破坏准则的盾构隧道开挖面稳定性分析

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1、万方数据学校代号：10536学号：11102020213密级：公开长沙理工大学硕士学位论文基于非线性破坏准则的盾构隧道开挖面稳定性分析学位申请人姓名筮壶指导教师凌回垡麴援所在学院±丕生建筑堂陵专业名称蚩±工猩论文提交日期2014年4月论文答辩日期2Q!垒生三月答辩委员会主席圈至生麴握万方数据Basedonthenonlinearfailurecriterionofshieldtunnelexcavationsurfacestabili钾ByZHULiangB．E．(ChangshaUniversity)201Athesissubmittedinparti

2、alsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineering1nGeotechnicalEngineering1nChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorLingTong—huaMay,2014万方数据长沙理工大学。学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重

3、要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：嗜乞日期：加l悔占月乡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口，在一一年解密后

4、适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4")作者签名：哮屁日期：冽中年易月多日导师签名：爿l司1日期：知I中年6月2日万方数据摘要盾构施工技术由于对周围环境影响小，而被广泛应用于城市地下工程的施工。在盾构隧道施工过程中，需要通过对开挖面前方土体施加一定的支护压力来保证隧道开挖面的稳定性。因此，如何确定开挖面所需要的极限支护压力成为了确保盾构隧道开挖面稳定的关键问题。目前已有的盾构隧道开挖面稳定性方面的研究大都采用线性破坏准则，但是许多实际工程问题和土工试验数据表明，岩土介质服从非线性破坏准则，而线性破坏准则只是其中的特例。本文基于岩土材料的

5、非线性破坏特征，采用非线性莫尔．库伦破坏准则对盾构隧道开挖面的稳定性开展研究，主要工作内容如下：(1)利用FLAC二次开发平台VC++将非线性莫尔．库伦破坏准则嵌入到FLAC自带的本构模型的源程序中，实现了对FLAC数值模拟软件的二次开发，通过将已有数据和数值计算的结果进行对比，验证了上述研发过程的有效性，同时分析了非线性参数对开挖面极限支护压力的影响；(2)基于退化的非线性莫尔．库伦破坏准则，依据极限平衡理论，利用浅埋隧道开挖面楔形体破坏模型，得到了开挖面极限支护力理论求解公式。选取具体算例，将数值模拟得到的浅埋隧道开挖面极限支护力与极限平衡理论解进行

6、比较，以验证基于非线性莫尔一库伦破坏准则数值模拟结果的正确性；(3)采用线性与非线性破坏准则，通过划定的六个不同超载区以及自定义的超载主要影响区探究了地表超载对隧道开挖面稳定性的影响。最后，结合盾构隧道开挖面失稳实例，应用数值模拟法以及楔形体模型求解开挖面极限支护压力，将求得的极限支护压力数值解和理论解与实测土仓压力进行对比，进一步检验了基于非线性莫尔一库伦破坏准则进行数值求解的可靠性。关键词：盾构法，极限支护压力，非线性莫尔．库伦破坏准91lJ、数值模拟、楔形体模型万方数据AbstractShieldconstructiontechnologyiswi

7、delyusedinurbanundergroundengineeringconstructionduetoitssmalleffectsontheenvironment，duringshieldtunneling，byapplyingcertainpressureontheaheadsoilofexcavationsurfacetoguaranteethestabilityofthetunnelitselfandshieldtunnelssmoothly．Therefore，itisthekeyproblemhowtodeterminetheexcav

8、ationsurfacelimitsupportpressure，whichen