考虑半渗透边界的隧道周围超孔隙水压力消散解

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1、第36卷第1期岩土工程学报Vol.36No.12014年.1月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringJan.2014DOI：10.11779/CJGE201401005考虑半渗透边界的隧道周围超孔隙水压力消散解1，2333李翔宇，刘国彬，刘铭，冯庆高(1.中国建筑科学研究院地基基础研究所，北京100013；2.建筑安全与环境国家重点实验室，北京100013；3.同济大学地下建筑与工程系，上海200092)摘要：通过引入衬砌半渗透边界条件，将Terzaghi

2、-Rendulic固结理论和Burgers黏弹性模型相结合建立土体固结–流变耦合模型，采用复变函数解法推导出求解黏弹性介质中半透水隧道周围超孔隙水压力的消散表达式，并以上海地铁二号线某区间隧道为工程背景分析了不同衬砌透水程度对隧道周围超孔隙水压力消散与分布的影响规律。研究发现，随着衬砌与土体相对渗透系数的增大，隧道外壁处超孔隙水压力的消散速度不断增快；隧道周围土体距离衬砌外壁越远，其初始超孔隙水压力越小，土体的超孔隙水压力消散速度也越慢。关键词：软土；隧道；半透水边界；Burgers模型；超孔隙

3、水压力；解析计算中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1000–4548(2014)01–0075–08作者简介：李翔宇(1984–)，男，河南鄢陵人，博士，工程师，从事地基基础和地下结构工程的研究。E-mail:leexiangyu@126.com。Analyticalstudyondissipationofexcessporewaterpressurearoundtunnelswithsemi-permeableboundaryconditions1,2333LIXiang-yu,LIU

4、Guo-bin,LIUMing,FENGQing-gao(1.InstituteofFoundationEngineering,ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China;2.StateKeyLaboratoryofBuildingSafetyandBuiltEnvironment,Beijing100013,China;3.DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongjiUniversity,Shan

5、ghai200092,China)Abstract:Aconsolidation-rheologycouplingmodelforsoilsisestablishedbyintroducingsemi-permeableboundaryconditionbasedontheTerzaghi-RendulicconsolidationtheoryandtheBurgersviscoelasticmodel.Thedissipationexpressionofexcessporewaterpress

6、ureisderived,whichisaroundthetunnelwithpartiallysealedshelllininginviscoelasticmediabymeansofthecomplexfunctionmethod.Moreover,comprehensiveanalysisiscarriedoutontheeffectofvariouspermeableconditionsonthedissipationanddistributionoftheexcessporewater

7、pressurearoundthetunnel,withShanghaiMetroLine2astheengineeringbackground.Theresultsshowthatthedissipationrateoutsidethetunnelliningbecomesfasterastherelativepermeabilitycoefficientofliningtosurroundingsoilsrises.Theinitialexcessporewaterpressureandit

8、sdissipationratedecreaseasthedistancefromsurroundingsoilstotheliningturnsfarther.Keywords:softsoil;tunnel;semi-permeableboundary;Burgesmodel;excessporewaterpressure;analyticalcalculation[4]0引言为弹性体。之后，詹美礼等假定土体变形满足[5-6]盾构机的开挖、剪切、挤压以及壁后注浆等作用，Merchant流变模