基于地层损失的盾构隧道土压力非线性解析方法.pdf

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1、第30卷第8期2017年8月中国公路学报ChinaJ．Highw．Transp．V01．30No．8Aug．2017文章编号：1001—7372(2017)08—0082—09基于地层损失的盾构隧道土压力非线性解析方法张东明1’2，张艳杰1’2，黄宏伟1’2(1．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092；2．同济大学地下建筑与工程系，上海200092)摘要：针对盾构隧道结构在层状不均匀地层中承受的土压力荷载问题，根据调用强度设计(MSD)原理考虑土体非线性硬化特征，并采用Peck公式对应的土体位移场模式，提出施工不排水条件下

2、盾构隧道结构周围土压力与开挖致地层位移势能的平衡方程，建立改进的隧道结构土压力非线性计算模型，并得到隧道上覆土体为均匀地层和层状不均匀地层2种工况下土压力荷载与地层损失率之间的非线性相关关系。将该计算方法应用于上海地区地铁隧道的土压力荷载计算，详细分析了应力释放系数与地层损失率之间的非线性相关关系，对均匀地层条件下不同的隧道覆土深度、土体强度、土体卸载模量以及侧压力系数进行了参数分析，并对上覆双层地层条件下不同的地层相对刚度、地层相对强度以及双层地层的相对空间位置关系进行了参数分析。结果表明：隧道开挖导致的地层损失对土压力荷载的计算结果具有

3、显著影响，地层应力释放系数随地层损失率的增长呈现较为明显的非线性特征；在均匀地层中，地层刚度对土压力一应力释放系数非线性曲线的影响较为显著；在层状不均匀地层中，地层相对厚度及地层相对位置对土压力一应力释放系数非线性曲线的影响同样十分显著。关键词：盾构隧道；土压力；MSD方法；应力释放系数；地层损失率中图分类号：U451．2文献标志码：ANonlinearAnalyticalSolutionofEarthPressureonShieldTunnelLiningsConsideringGroundVolumeLossZHANGDong—min9

4、1”，ZHANGYan-jiel“，HUANGHong—weil'2(1．KeyLaboratoryofGeoteehniealandUndergroundEngineeringofMinistryofEducation，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2．DepartmentofGeotechniealEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：InallusiontotheproblemO{earthpressurean

5、dloadofashieldtunnelburiedinlayeredground，nonlinearcharacteristicsofsoilwasconsideredbydintofmobilizedstrengthdesign(MSD)．Thesurroundingsoilpressureofshieldtunnelstructureinundrainedconditionandtheequilibriumequationofgroundmovementcausedbyexcavationwereproposedinviewofdis

6、placementmodecorrespondingtoformulaproposedbyPeck．Themodifiednonlinearcalculationmodelwasestablishedtoevaluatethesoilpressureoftunnelstructure．Whilstthenonlinearcorrelationbetweensoilpressureandgroundvolumelosswasanalyzedinbothhomogeneousformationandlayerednon—homogeneousf

7、ormation．TheproposedmethodwasusedtocalculatethesoilpressureonmetrotunnellininginShanghaiarea．Thenonlinearcorrelation收稿日期：2017-03—11基金项目：国家自然科学基金项目(51608380，51538009)作者简介：张东明(1987一)，男，浙江富阳人，助理研究员，工学博士，E—mail：09zhang@tongji．edu．cn。第8期张东明，等：基于地层损失的盾构隧道土压力非线性解析方法830betweenstre

8、ssreleasecoefficientandgroundvolumelosswasdiscussedindetail．Theparametersoftunnelburiedde