淺埋隧道開挖的三維地層損失模型與復(fù)變函數(shù)計(jì)算方法研究.pdf

1、隧道開挖產(chǎn)生的地層損失是引發(fā)地層變形的根源。既有基礎(chǔ)附近的淺埋隧道開挖可能導(dǎo)致與自由地層隧道開挖不同的地層損失。隧道開挖地層損失的現(xiàn)有模型一般都是二維的，并且以自由地層為前提假設(shè)，沒有既有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)荷載的影響。隧道開挖引起的地層位移的復(fù)變函數(shù)計(jì)算方法也不夠完善。本文圍繞淺埋隧道開挖的三維地層損失及地層位移展開，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)歸納淺埋圓形截面隧道開挖的地層損失的橫向二維模型與縱向分布函數(shù)模型，提出了隧道開挖的三維

2、地層損失模型。
　　地層損失橫向二維模型由均勻徑向收縮uε、橢圓化變形uδ、豎向沉降uv三者之和組成，通過實(shí)測或經(jīng)驗(yàn)確定三者大小。地層損失縱向分布函數(shù)可由三個(gè)參量確定:隧道在開挖面處的邊界位移、隧道開挖面前方的影響距離、隧道開挖面后方的影響距離。三維地層損失模型通過結(jié)合橫、縱向二維模型得到。
　　(2)提出基礎(chǔ)對(duì)地層作用力的簡化模型;利用明德林位移解及積分，提出了一種預(yù)測基礎(chǔ)附近淺埋圓形截面隧道開挖地層損失的三維理論計(jì)算方法

3、。
　　以樁基為例表明，樁基附近隧道開挖的地層損失形態(tài)與自由地層有所不同，樁基荷載側(cè)的地層損失增大，底端位于隧道側(cè)上方或側(cè)下方附近的樁基荷載的影響較小，底端位于隧道中部附近的樁基荷載的影響最顯著，影響程度隨樁基與隧道的橫向距離、縱向距離的減少而增大，隨樁基荷載的增大而增大。
　　(3)推導(dǎo)隧道開挖的橫向二維模型中豎向沉降效應(yīng)復(fù)變函數(shù)的解析函數(shù);利用復(fù)變函數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)附近淺埋隧道開挖對(duì)地層的影響;利用粘彈性理論的對(duì)應(yīng)原理，結(jié)合復(fù)

4、變函數(shù)方法計(jì)算隧道周邊地層的蠕變。
　　通過算例表明，自由地層中開挖隧道，當(dāng)隧道埋深較小時(shí)復(fù)變函數(shù)方法較有限元方法計(jì)算結(jié)果偏大，但隨著深度增加，從某一深度時(shí)開始，復(fù)變函數(shù)方法較有限元方法計(jì)算結(jié)果偏小。
　　基礎(chǔ)附近淺埋隧道開挖的隧道邊界位移可用最小二乘法得到擬合函數(shù)，該擬合函數(shù)考慮了包括隧道邊界位移的均勻徑向收縮、橢圓化變形、豎向沉降三種對(duì)稱變形以及ur=u3 cosθ與ur=u4 sin2θ兩種非對(duì)稱變形。使用本文推導(dǎo)出的