不同地下水位环境下地铁隧道结构的劣化机制研究

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1、分类号TU3学号1108140112003学位论文不同地下水位环境下地铁隧道结构的劣化机制研究StudiesOnDeteriorationMechanismofASubwayTunnelStructureUndertheEnvironmentofDifferentGroundwaterLevels刘德华指导教师姓名董军教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别学术硕士专业名称岩土工程年级2012级论文答辩时间2015年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年7月答辩委员会主席秦大航教授级高工论文评阅人徐祯祥研究员彭丽云副教授北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明

2、：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电

3、子版，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学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。校内导师签名：列5•年b月#日校外导师签名：年月曰摘要摘要地铁作为城市的一部分，随着城市的发展而日益兴起，对城市的交通运输起到了越来越重要的作用。对于首都城市北京，地铁的作用更为突出，地铁结构中的问题也受到了重视。随着“南水北调”工程的实施，北京地下水分布必然会发生改变，水环境的变化相应的会对地铁结构产生影响，研究北京地下水对地铁结构造成的影响具有很重要的意义和前瞻性，对预防由于地下水环境变化引起地铁结构的破坏有一定的指

4、导作用。目前有关地下水环境变化对地铁结构产生的流固耦合效应的相关理论和研究还不多，本文结合渗流理论和损伤理论的相关知识，采用解析和数值模拟的方法，给出隧道结构在不同地下水水位下的受力和变形情况，根据已有的损伤模型，分析地下水水位上升时隧道结构的损伤，并在一定程度上量化了地下水升降影响下隧道结构的损伤。主要工作内容如下：(1)在惯用法基础上，推导出隧道结构在不同地下水位下的解析解，应用有限差分软件Flac3D对地下水不同水位下的隧道结构受力和变形进行模拟，建立与实际相符合的隧道模型。(2)在建立合理模型基础上，运用Flac3D中内置的渗流模块，对地下水作用下隧道结构的受力和

5、变形进行数值模拟和分析。(3)在上述研究的基础上，考虑隧道结构渗透性变化对隧道结构的影响，运用损伤理论，找到隧道结构在地下水影响下的损伤演化方程，同时建立合理的损伤模型，并编制fish语言，将损伤模型内插入已有的模型中并进行修正，根据修正的损伤模型，分析地下水升降情况下隧道结构的损伤情况，一定程度上量化了地下水升降对隧道结构的影响。(4)通过研究表明，地下水位变化对隧道结构产生了一定的损伤，在一定范围内，这种损伤所产生的后果是不可忽略的。另一方面，地下水升降改变了隧道结构原有的受力分布，在新的应力分布与隧道结构的不均匀沉降共同作用下，很有可能使隧道结构产生裂缝，从而发生渗

6、漏水等严重后果的发生。关键词：地铁隧道；地下水环境；劣化机制；数值仿真。IAbstractAbstractWiththedevelopmentofcity,moreandmoresubwaybeenbuiltinthecity.Asapartofurbantraffic,subwayhasbecomemoreandmoreimportanttotheurbantraffic.WhencometoBeijing,wherethesubwaydevelopsquitequickly,theproblemsoftunnelstructurereceivemoreandmorea

7、ttention.Thesouth-northwaterdiversionproject,whichintroducingthewaterfromsouthtonorth,wouldchangethedistributionofBeijinggroundwater,andthechangeofwaterenvironmentcouldaffectthetunnelstructure.ResearchontheeffectsofBeijinggroundwatertothetunnelstructurehasquiteimpor