飽和土隧道的頻域響應(yīng)分析.pdf

1、隧道開挖后不可避免會對周圍土體產(chǎn)生擾動，從而引起隧道的變形。一旦處理不當(dāng)，可能引起隧道過大沉降、傾斜甚至坍塌，就會造成人員傷亡。為了保證隧道的安全，常用襯砌材料進行支護。因此研究土和襯砌的相互作用過程中的頻率特征具有重要意義。本文分別研究了兩種物理模型下圓形隧道飽和土-襯砌耦合系統(tǒng)的頻域響應(yīng)問題，即線性彈性飽和土-襯砌耦合系統(tǒng)與線性粘彈性飽和土-襯砌耦合系統(tǒng)。分析了飽和土隧道的頻率特征，為隧道的設(shè)計提供了必要的理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。

2、>　　在線性彈性飽和土-襯砌耦合系統(tǒng)中，首先，基于彈性理論和飽和多孔介質(zhì)混合物理論，分別建立了頻域內(nèi)隧道耦合系統(tǒng)的控制方程，給出了耦合系統(tǒng)的邊界條件以及飽和土和襯砌連接面上滿足的連接條件。其次，發(fā)展了求解該耦合系統(tǒng)的微分求積單元法，利用發(fā)展的微分求積單元法，在頻率域內(nèi)對耦合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進行了離散，并利用Newton-Raphson迭代法得到了系統(tǒng)的數(shù)值解。最后，分析了圓形隧道飽和土-襯砌耦合系統(tǒng)的頻域響應(yīng)問題，考察了壓力、固相體積分數(shù)

3、和頻率對耦合系統(tǒng)的影響，同時也驗證了數(shù)值方法的有效性。
　　在線性粘彈性飽和土-襯砌耦合系統(tǒng)中，基于粘彈性理論和飽和多孔介質(zhì)理論，給出了頻域內(nèi)隧道耦合系統(tǒng)的控制方程，邊界條件以及飽和土和襯砌連接面上滿足的連接條件。其中，飽和土和襯砌的材料分別為粘彈性材料。然后，利用發(fā)展的微分求積單元法和Newton-Raphson迭代法得到了耦合系統(tǒng)的數(shù)值解。分析了耦合系統(tǒng)的頻域響應(yīng)問題，考察了頻率、材料特性和透水率對耦合系統(tǒng)的影響。