基于土与地下结构变状态接触面的力学特性研究

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1、⑧申请列济大学jlj学硕士学位论文土与地下结构变状态接触面的力学特性研究(国家高技术研究发展计划(863计划)编弓：2006AAIIZl02：L海市自然科学赫金项目资助编号：04ZRl4135)培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：土木工程学院土木工程结构工程沈杰丁文其副教授二oO七年三月摘要在长距离顶管施工或箱涵顶进施工时，为了减小顶进时结构外壁承受的摩擦阻力，在管节与土体问注有减摩用的触变泥浆；在盾构隧道工程中，为减少因盾尾建筑空隙引起的土体变形，需向衬砌环外围进行注浆。在这些工程中存在注浆型接触界面，在施工过程中其状态会不断发生变化，由初始的流动态

2、逐渐凝结并最终成为固态，或由凝结态转化为流态(如顶管施工中的触变泥浆)，是一种状态变化的接触界面。本文针对这种变状态接触问题开展研究。分析了注浆接触界面的特点，包括注浆接触界面的材料特性，注浆过程中浆液与结构以及周围土体之间的相互作用机理；同时对注浆的影响因素及浆液的性能进行了研究；根据注浆型接触界面的特点选择了合理的接触界面模型对其进行模拟；对减摩状态下的注浆接触进行了研究，通过箱涵顶进施工过程中注浆接触问题的模型试验，得到了不同配比泥浆与结构接触界面的摩擦系数；分析了实际管幕箱涵顶进施工过程中注浆接触界面状态变化对顶力的影响，得到了施工过程中随着接触界面状态变

3、化摩擦系数的变化规律；根据对注浆型接触界面的研究，提出了对其进行数值模拟的方法，考虑按照施工过程中接触界面状态的变化划分不同的施工阶段；分析时按照对应的浆液状态对不同阶段接触界面的参数分别取值。最后，对上海市中环线虹许路一北虹路下立交工程进行了考虑施工过程的有限元模拟分析。关键词：注浆，接触界面，变状态，力学特性，数值模拟AbstractABSTRACTInthelong—distancepipejackingorboxculvertprojects，thethixotropicslurryisusuallyinjcotedbetweenthesoilandstr

4、ucture，inordertoreducethefrictionactingontheoutsidesurfaceofthestructure．111eslurryinjectingtechniqueisalsousedinshieldtunnelprojectstoreducethesoildeformationcausedbytheshield—endstructuralspacing．Thegroutinginterfaceisexistedintheseprojects．Thegroutinginterfaceisakindofinterfacewhos

5、estateisalwayschangingintheconstructingprocess．Itcontinuesvarying，fromtheinitialliquidstategraduallytothegrumousstate，orfromthegrumousstatetotheliquidstate，suchasthethixntropicmudinjectedinthepipejackingprojects．Thispaperstudiesonthegroutinginterfacewithitsstatevarying．ThereiSanalysis

6、aboutthefeaturesofthegroutinginterface，includingthematerialpropertiesoftheinterfaceandtheinteractionmechanismbetweenthestructureandsoilaround．Theslurryperformancesandtheeffectingfactorsofslurryinjectingalealsoinvestigated．Basedonthestudyaboutthefeaturesofthestate·changeableinterface，a

7、reasonableinterfacemodelhasbeenchosenforsimulation．nlemodeltestaboutthegroutingandcontactingproblemsinboxculvertprojecthasbeendonewiththeresultsofthefrictioncoefficienttothedifferentslurryratiointerface．Accordingtotheanalysisofthepropulsioninboxculvertproject，thetransformationruleofth

8、efric