孔隙水作用下浅埋圆形隧道支护反力上限计算

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1、第39卷，第4期公路工程Vo1．39，No．42014年8月HighwayEngineeringAug．，2014孔隙水作用下浅埋圆形隧道支护反力上限计算周利金(湖南省交通科学研究院，湖南长沙410015)[摘要]浅埋隧道的支护反力的确定是控制隧道围岩稳定性的关键，针对浅埋圆形隧道，基于极限分析上限定理和一定的假设，考虑了孔隙水压力作用，计算了内能耗散和外力功率，得到了孔隙水压力作用下浅埋圆形隧道的支护反力的上限解，将浅埋圆形隧道的支护反力求解转化成一个数学优化问题，并利用MATLAB编制相应计算程序。计算结果表明：埋深日、内摩擦角、洞径h、孔隙水压

2、力系数A都对浅埋圆形隧道的支护力有很大的影响。[关键词]浅埋圆形隧道；孔隙水压力；支护反力；上限定理[中图分类号]u45l．4[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2014)04—0057—04Upper-boundCalculationofSupportingForceforShallowCircularTunnelsConsideringPore·waterPressureZH0ULijin(HunanConmmunicationResearchInstitute，ChangshaHunan，410075，China)[Abstract

3、]Thedeterminationofsupposingforceisthekeytomaintainthestabilityofshallowtun—nels．Basedonlimitanalysistheoremsaswellascertainassumptions，shallowcirculartunnelsarestud—iedinthispaper，．Consideringtheporewaterpressure，theinternalenergydissipationandexternalpow—erarecomputedtoobtain

4、theupper--boundsolutionofsupportingforceforshallowcirculartunnelssubjec·-tedtothepore-waterpressure．Thesupportingforceofshallowtunnelshasbeentransformedintoamath-ematicoptimizationproblemandthecorrespondingcomputerprogramiscodedusingMATLAB．There-suitsshowthat：theburieddepthH，in

5、ternalfrictionangle，thediameterhandpore—waterpressureCO-efficienthaveagreatimpactonthesupportingforce．[Keywords]shallowcirculartunnels；pore—waterpressure；supportingforce；upper-boundtheo一地下水渗流对支护力上限解的影响，此研究在水底0前言隧道的设计施工中有着重要的指导作用。基于前期在隧道与地下工程中，支护参数的设计与围岩的研究工作，Lee等进一步分析了在掘进过程中压力的

6、大小密切相关，因而围岩压力的确定对地下渗透力对水下隧道工作面稳定性的影响。Soubra结构的稳定性有着很重要的意义¨I2。极限分析理在上述破坏机制的基础上进行了一些改进，提出了论是研究岩土工程稳定性问题的一种有效方法，在由多个块体组成的三维破坏机制，并计算得到了隧边坡稳定性，土压力和地基承载力等方面的研究上道在主动破坏和被动破坏2种模式下掌子面的极限取得了一系列的成果I4。利用极限分析上限法对支护力。杨峰等针对浅埋隧道构建了两种平动隧道的围岩压力进行研究，国内外学者做了大量的破坏模式，并且通过围岩压力的对比验证了极限分工作。基于极限分析上限定理，Da

7、vis等构建了析法应用在隧道工程的可行性。赵炼恒等¨基于四种有效的浅埋隧道拱顶坍落模式，计算了隧道在极限分析上限定理，将非关联流动法则引入隧道围不排水情况下的稳定系数上限解。Lee等分析了岩压力的稳定性分析，讨论了岩土材料的剪胀性对[收稿日期]2014—04—29[基金项目】湖南省科技厅科技计划项目(2013SK5080)[作者简介]周利金(1973一)，男，江西宜春人，硕士，高级工程师，主要研究方向：岩土与地下工程。58公路工程39卷围岩压力的影响。谢骏等¨¨构建了双平行浅埋隧边形刚块体ACDB竖直向下运动，速度为t，。；两三角道的破坏机制，并且运

8、用极限分析法得到了不同净形刚块体CME、DNF往隧道内部滑动，速度为t，。；距下的稳定率。1I)。。为两相邻