富水地层地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究

摘要

本论文采用三维显式有限差分分析程序FLAC3D作为计算工具，考虑流固耦合效应，利用FLAC3D中强大的应力—渗流耦合模块，建立了三种排水条件下(排水条件、不排水条件和动态排水条件)的地铁施工过程的渗流-变形-沉降耦合模型，同时对渗流、变形和沉降过程进行仿真模拟，并且进一步研究了排水量与地表固结下沉间的关系，对比三种条件下地表沉降的不同结果后发现，地层的失水是造成地表沉降的控制性因素，避免或者减小施工过程中的地下水流失是控制地层变形的非常有效的手段。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的研究意义

1.2课题研究现状

1.2.1经验公式法

1.2.2数值分析法

1.2.3模型试验法

1.3课题研究目标、研究内容、拟解决的关键问题

1.3.1本课题的研究目标

1.3.2研究的主要内容

1.3.3拟解决的技术关键问题

第2章地铁隧道开挖地层固结沉降基本理论

2.1瞬时沉降计算

2.2主固结沉降的计算

2.2.1线弹性固结理论

2.2.2土体的非线性固结特征

2.2.3地层最终固结沉降的计算

第3章FLAC3D简介及其流固耦合计算原理

3.1概述

3.2 FLAC3D的优点及不足

3.3 FLAC3D的特点

3.3.1应用范围广泛

3.3.2 FLAC3D内嵌语言FISH

3.3.3 FLAC3D具有强大的前后处理功能

3.4 FLAC3D在渗流计算中的力学公式—数学描述

3.4.1 FLAC3D中渗流计算的控制微分方程

3.4.2FLAC3D中的渗流边界和初始条件

3.5 FLAC3D在渗流计算中的数值表述

3.5.1导言

3.5.2饱和流体的流动

3.5.3饱和/非饱和流体的流动

3.6 FLAC3D中MOHR—COULUMB弹塑性模型简介

3.6.1弹性—理想塑性材料的力学行为

3.6.2 Mohr—Coulomb模型的描述

3.7小结

第4章不同排水条件下地铁隧道的开挖模拟

4.1模型的建立

4.1.1降水井降水过程的数值模拟

4.1.2地铁隧道开挖的有限差分计算模型

4.2三种不同排水条件的隧道开挖模拟

4.2.1降水施工

4.2.2非降水施工

4.2.3动态降水施工

4.3不考虑流固耦合作用的隧道开挖模拟

4.4小结

第5章不同排水条件隧道开挖地表沉降的比较

5.1降水法施工降水结束后地表沉降情况

5.2开挖第一循环地表沉降值的比较

5.3开挖第二循环地表沉降值的比较

5.4开挖第三循环地表沉降值的比较

5.5开挖第四循环地表沉降值的比较

5.6开挖第五循环地表沉降值的比较

5.7不考虑和考虑流固耦合作用地表沉降值的比较

第6章排水量与地表固结下沉间的关系研究

6.1平面模型的建立

6.2计算结果

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果