砂性地基浅埋隧道掘进面被动失稳研究

摘要

21世纪是开发与利用城市地下空间的世纪。在资源和环境问题日趋严重的国际形势下，综合管廊是解决地下各类管网基础设施不足，各自为政和开膛破肚，重复建设，合理利用地下空间资源，促进地下空间综合利用和资源共享的有效途径。本文对浅埋管道建设中，由于盾构施工过程中支护压力设置过大造成地表冒顶，更甚者导致掘进面前方土体发生被动失稳的情况进行分析，为相应浅埋隧道工程提供理论指导。
　　本文首先总结已有学者的掘进面被动失稳研究成果，在此基础上基于摩尔库伦破坏准则提出非均匀支护压力条件下被动失稳二维极限分析模型。采用上限分析法对其进行二维理论研究，并推导出掘进面被动破坏的理论计算公式，最终得到二维条件下的被动失稳模式及相应的极限支护压力。
　　其次在上章研究基础上提出基于摩尔库伦破坏准则的非均匀支护压力条件下被动失稳三维极限分析模型。采用上限分析法对其进行三维理论研究，并推导出掘进面被动破坏的理论计算公式，最终得到三维条件下的被动失稳模式及相应的极限支护压力。
　　最后通过有限差分方法(Flac3d)对砂土中不同埋深条件下盾构隧道掘进面的被动失稳进行数值研究。通过计算不同直径及埋深条件下的隧道掘进面的数值结果，提出掘进面被动失稳破坏模式及被动破坏时的极限支护压力。通过综合对比二维上限分析、三维上限分析及数值计算，分析各个计算方法的适用性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 地下管线的发展趋势

1．1．2 地下综合管廊施工技术

1．2 研究现状

1．2．1 工程实例

1．2．2 理论研究现状

1．2．3 数值模拟研究现状

1．2．4 模型实验研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 被动失稳二维上限分析

2．1 极限分析法基本原理

2．2 局部稳定性分析

2．2．1 Davis等人的稳定性上限解模型

2．2．2 非开挖隧道掘进机支护力分析

2．2．3 被动失稳二维极限分析

2．3 被动失稳支护力分析

2．4 本章小结

第三章 被动失稳三维上限分析

3．1 三维上限分析模型

3．2 被动失稳支护力分析

3．3 本章小结

第四章 被动失稳三维数值分析

4．1 有限差分模型

4．1．1 拉格朗日分析法数学模型

4．1．2 空间导数的差分近似

4．1．3 运动方程

4．2 FLAC3D简介

4．2．1 本构模型

4．3 极限状态判据选择

4．4 数值分析

4．4．1 数值模型

4．4．2 极限状态判据定义

4．4．3 浅埋隧道失稳模武

4．4．4 数值计算极限支护压力分析

4．4．5 极限支护压力分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及相关科研成果