地铁隧道基底溶蚀风化红层动力特性及长期沉降变形研究

《地铁隧道基底溶蚀风化红层动力特性及长期沉降变形研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号UDCTU91624博士学位论文学校代码密级山；从10533地铁隧道基底溶蚀风化红层动力特性及长期沉降变形研究TheResearchofDynamicsPropertyandLongtimeSubsidenceaboutCorrosionWeatheredRedLayerunderBaseofSubwayTunnel国家重点基础研究发展计划项目(973：2011CB013802)国家自然科学基金资助项目(51108461)作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：赵丹土木工程隧道与地下工程土木工程学院彭立敏教授施成华副教授中南大学2013年5

2、月29日原创性声明舢IIIIIIIIIIIIIPlJlIIIIIllllIIJIJflllllrJllIY2425147本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论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，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅

3、；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《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。作者签名：蕉生导师签名日期：——年一月一日博士学位论文摘要地铁隧道基底溶蚀风化红层动力特性及长期沉降变形研究摘要：地基的稳定与变形问题一直是岩土工程界的主要研究课题之一。随着城市轨道交通建设的迅猛发展，地铁隧道在投入运营后，基底变形与稳定问题已成为社会关注的热点研究问题。长沙为红层覆盖区，溶蚀风化砾岩层是红层基岩受风化与溶蚀共同营力作用下形成的岩层。该种地层具有“分布复杂，结构松散，岩层强

4、度低"的特点。本文以长沙地铁线路中穿越红层为背景，依托国家重点基础研究发展计划项目等科研项目，采用室内试验、理论分析及数值计算相结合的方法，系统地针对列车振动荷载作用下地铁隧道基底围岩的动力特性进行研究，以解决隧道溶蚀风化岩的长期沉降变形问题。主要研究内容与成果如下：(1)综合溶蚀风化砾岩的岩性组成、地质构造环境、场地条件等因素，探讨了溶蚀风化岩的形成机理，并依托工程勘察、室内试验等方法分析了溶蚀风化砾岩对工程的影响。(2)采用DDS-70动三轴试验仪，开展了多因素下：不同动应力、静偏应力、围压、固结比及荷载频率工况下溶蚀风化岩的室内动力加载试验，总结了溶蚀风化砾岩的轴向动变形

5、发展规律，并比较了不同因素的影响程度。试验结果表明：溶蚀风化岩在循环振动荷载下的轴向累积变形受动应力及静偏应力两类因素影响较为显著，并随着动应力、静偏应力的提高而增大；累积变形受加载频率、围压、固结应力比等因素影响较小；溶蚀风化岩的动弹性模量随应变增大而显著减小。(3)基于弹塑性理论和边界面理论，建立了溶蚀风化岩的本构方程，推导了相应的本构积分算法及迭代格式，利用有限差分软件完成了边界面模型有限差分计算程序的二次开发，并结合已有的试验结果验证了模型的有效性。(4)运用有限差分数值计算方法，分别探讨了溶蚀风化岩在不同行车速度、不同管片厚度、基底不同溶蚀层厚度分布下盾构隧道底部的动

6、力响应特征。结果表明：地铁隧道列车振动的显著影响深度约为基底以下4m范围。(5)依据提出的沉降预测模型研究了盾构隧道基底溶蚀风化岩的长期沉降变形问题。围绕盾构隧底溶蚀风化岩长期累积变形问题进行了计算与研究，分析得出：隧道地基的累积变形随着列车运行II博士学位论文摘要速度的增加而增大，盾构隧道管片厚度对隧道的长期累积变形影响较小。隧底溶蚀风化层加固处理后能有效降低基底围岩的动应力峰值20％’30％，并能有效控制基底沉降的累积变形与发展。根据计算结果，建议为保证基底变形稳定，应对基底的溶蚀风化层不小于2m厚度范围内进行预加固处理。关键词：地铁隧道；基底；溶蚀风化岩；动三轴试验；边界

7、面模型；长期沉降分类号：III博士学位论文ABSTRACTTheResearchofDynamicsPropertyandLongtimeSubsidenceaboutCorrosion胁atheredRedLayerunderBaseofSubwayTunnelAbstract：Thestabilityanddeformationoffoundationhasbeenoneofthemainresearchtopicsofgeotechnics．Withtherapiddevelopmen