基于层叠模型的盾构隧道施工对周围环境的影响

摘要

针对当今预测盾构隧道施工引起地表及土层变形所存在的一些问题,以上海市重大工程项目——上海轨道交通明珠线二期工程(浦东南路站—南浦大桥站区间隧道)为背景,采用了公式推导、软土流变试验、有限元数值方法等技术手段,主要研究内容如下: (1) 通过 Laplace 变换及其逆变换等数学手段推导出一些串联流变模型和并联流变模型的本构微分方程，由此证明了其中的许多模型之间存在着相互等效的关系，为方便应用，罗列出了一些等效模型之间的参数对应关系。岩土材料所表现出来的基本力学特性，如弹性、粘性、弹粘性、粘塑性等均可由 Bingham 模型演化而来，而层叠模型的基本叠层是 Bingham 模型，在此基础上，研究了层叠模型演化为其他流变模型的原理。在此研究的基础上说明了层叠模型具有强大的包含性，即它可包含常见的各种岩土本构模型，这为解决岩土流变本构模型的辩识及其工程应用过程中所存在的一些问题提供了新的思路。根据层叠模型的有限元编程原理，利用 Visual Fortran 语言编制了其相应的有限元计算程序，通过一个实例演算对所编制的程序进行了验证。 (2) 在所做的室内三轴流变试验和具有强大包含性的层叠模型基础上，利用非线性位移反分析法对上海软土进行了本构模型辩识，由此可以得出，