濱海地區(qū)軌道交通地下工程水土壓力試驗(yàn)與理論研究.pdf

1、伴隨著城市化進(jìn)程的加速，濱海地區(qū)城市開始大規(guī)模城市軌道交通建設(shè)，以解決城市交通擁堵問題。軌道交通地鐵車站狹長基坑的被動(dòng)土壓力問題和水位波動(dòng)條件下過江盾構(gòu)隧道的開挖面極限支護(hù)壓力問題是伴隨著濱海城市軌道交通建設(shè)而產(chǎn)生的新課題。本文針對上述問題通過模型試驗(yàn)、數(shù)值和解析手段分別進(jìn)行了研究，主要工作和結(jié)論如下:
　　1、利用研制的土壓力試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置，進(jìn)行了一組不同填土寬度的剛性擋墻平動(dòng)模式室內(nèi)模型試驗(yàn)，采用微型土壓力盒量測從靜止?fàn)顟B(tài)到被動(dòng)

2、極限狀態(tài)的水平土壓力分布的變化，利用顆粒圖像測速技術(shù)研究土體內(nèi)滑裂面發(fā)展規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明，半無限土體情況下的被動(dòng)土壓力大小、分布和合力作用點(diǎn)與庫倫被動(dòng)土壓力較為接近。而有限寬度情況下移動(dòng)擋墻上各深度的被動(dòng)土壓力值均大于庫倫被動(dòng)土壓力，且土體寬度越窄，擋墻的被動(dòng)極限位移有增大趨勢，擋墻下部的被動(dòng)土壓力增大更明顯，土壓力分布的非線性程度愈高，被動(dòng)土壓力系數(shù)越大，被動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)明顯往墻底移動(dòng)。隨著填土寬度的減小，填土表面的隆起愈明顯，

3、滑裂面的傾角略有增大。當(dāng)移動(dòng)擋墻達(dá)到或接近極限狀態(tài)時(shí)，固定邊界上的水平土壓力隨填土寬度的減小而逐漸增大，甚至接近庫倫被動(dòng)土壓力。
　　2、采用COMSOL建模分析了水位波動(dòng)條件下盾構(gòu)開挖面附近地基中的孔壓響應(yīng)。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:在滲透系數(shù)較大的砂性土地基中開挖水下盾構(gòu)隧道時(shí)，水位波動(dòng)在地基中的傳播不存在相位滯后現(xiàn)象，在滲透系數(shù)較小的粉土地基中開挖水下盾構(gòu)隧道時(shí)，水位波動(dòng)的傳播存在較為明顯的相位滯后和幅值衰減現(xiàn)象;盾構(gòu)隧道中軸線處壓

4、力水頭沿開挖面前方水平距離的分布為“負(fù)指數(shù)”函數(shù)分布;隧道豎向?qū)ΨQ面處開挖面前方距開挖面較近時(shí)壓力水頭和總水頭沿深度分布表現(xiàn)為非線性分布;分析討論了上覆土層厚度、下臥土層厚度、水深、隧道直徑、滲透系數(shù)、邊界波動(dòng)幅值和邊界波動(dòng)周期等因素對水平滲透力的影響。
　　3、采用經(jīng)典的“楔形體一棱柱體”極限平衡模型，結(jié)合COMSOL水位波動(dòng)下滲流計(jì)算，研究了考慮水位波動(dòng)的盾構(gòu)隧道開挖面極限支護(hù)壓力，并應(yīng)用于杭州慶春路過江隧道工程實(shí)例分析。研究