基于浅埋暗挖隧道开挖引起地层变位时空效应分析

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1、华中科技大学硕士学位论文浅埋暗挖隧道开挖引起地层变位时空效应分析姓名：樊凯申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王元汉20050401摘要浅埋暗挖法是为了适应城市地下工程没有明挖条件而产生在过去的实践中证明了它的实用性和某些方面的优越性因此它的使用越来越广泛而正是由于它主要应用在城市地下工程中因此研究浅埋暗挖隧道对环境的影响(对周围地层管线建筑物等)具有非常重要的现实意义在地下工程开挖过程中适当减小每步开挖土方的空间尺寸并减少每步开挖的暴露时间是考虑时空效应科学地利用土体自身控制地层位移的潜力以解决土体稳定和变形问题的基本对策本文首先介绍了浅埋暗挖产生的历史背景

2、理论背景发展概况及一些基本原则简述了对时空效应的粗浅理解然后概述了隧道开挖引起地层变位的研究现状主要包括经验公式法数值计算法解析法及其他一些方法接下来简要介绍了隧道开挖模拟基本理论隧道开挖的有限元分析和土本构模型最后结合工程实际使用有限元软件PLAXIS对隧道开挖过程中的地层变位的时空效应进行三维有限元分析计算中土体采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型并充分考虑了各种工况的影响研究成果主要包括其一是探讨了隧道开挖引起地层变位的时空效应对隧道开挖的影响范围及地层响应作出较精确的分析其二是分析了不同工程措施(注浆部位注浆范围开挖进尺喷混凝土厚度)对地层变位的控制效

3、果对控制效果作出了合理评价关键词浅埋暗挖地层变位时空效应有限元法IAbstractShallowtunnelingmethodhasbeenadoptedforcityundergroundengineeringwhichdoesnotmeettheconditionofopenlycutmethod.Itsutilityandsuperiorityofsomeaspectshavebeenapprovedbypreviousengineeringpracticeanditiswidelyusednow.Itisimportanttoconsidertheinflu

4、enceofshallowtunnelinguponenvironment(suchassurroundingstratum,pipeline,building,etc)foritsbeingmostlyusedincityundergroundengineering.Duringtheexcavationofundergroundengineering,three-dimensionalsizeofearthexcavationateverystepshouldbedecreasedrelevantlyandthetimeofexposureateverystep

5、ofexcavationshouldbereduced.Thosearetheprinciplecountermeasuresonthesoilstabilizationanddeformationinconsiderationofspace-timeeffectandmakingfulluseofthepotentialtocontrolthedisplacementoflayerofearthinsoilbody.Firstly,thecreation,developmentandsomebasicprinciplesofshallowtunnelingmeth

6、odareintroducedandtheroughdefinitionofthespace-timeeffectisgiveninthisthesis.Thepresentresearchstatusofheterotaxybytheexcavationoftunnelisintroduced,includingempiricalformulamethod,numericalmethod,analyticalmethodandsoon.Then,thefundamentaltheoriesoftunneling,FEA(finiteelementanalysis)

7、oftunnelingandconstitutivemodelforsoilaresummarized.Finally,aFEAsoftwarePLAXISisusedtocarryonthree-dimensionalFEAbasedonthepracticalengineering.Inthecalculationprocess,Mohr-Coulombelastic-plasticconstitutivemodelisappliedforsoilmassandtheinfluenceofvariousconditionsisfullyconsidered.