基于層疊模型的盾構(gòu)隧道施工對周圍環(huán)境的影響分析.pdf

1、針對當(dāng)今預(yù)測盾構(gòu)隧道施工引起地表及土層變形所存在的一些問題,該文以上海市重大工程項目一軌道交通明珠線二期工程(浦東南路站-南浦大橋站區(qū)間隧道)為工程背景,利用公式推導(dǎo)、軟土流變試驗、有限元數(shù)值方法等技術(shù)手段展開研究,主要作了以下工作:1)論文首先通過Laplace變換及其逆變換等數(shù)學(xué)手段推導(dǎo)出一些串聯(lián)流變模型和并聯(lián)流變模型的本構(gòu)微分方程,由此證明了它們中的許多模型之間存在著相互等效的關(guān)系,為方便應(yīng)用,羅列出了一些等效模型之間的參數(shù)對應(yīng)關(guān)

2、系.巖土材料所表現(xiàn)出來的基本力學(xué)特性,如彈性、粘性、彈粘性、粘塑性等均可由Bingham模型演化而來,而層疊模型的基本疊層是Bingham模型,在此基礎(chǔ)上,論文研究了層疊模型演化為其它流變模型的原理.在上述兩項研究的基礎(chǔ)上說明了層疊模型具有強(qiáng)大的包含性,即通過參數(shù)控制.它可包含常見的各種巖土本構(gòu)模型,這為解決巖土流變本構(gòu)模型的辯識及其工程應(yīng)用過程中所存在的一些問題提供了新的思路.根據(jù)層疊模型的有限元編程原理,論文利用Visual For

3、tran語言編制了其相應(yīng)的有限元計算程序,通過一個實例演算對所編制的程序進(jìn)行了驗證.2)論文在所做的室內(nèi)三軸流變試驗和具有強(qiáng)大包含性的層疊模型基礎(chǔ)上,利用非線性位移反分析法對上海地區(qū)軟土進(jìn)行了本構(gòu)模型辯識,得到結(jié)論:五參數(shù)層疊模型較符合作者提出的軟土工程數(shù)值分析本構(gòu)模型的選取原則,它可作為該地區(qū)軟土工程數(shù)值分析的本構(gòu)模型.其中,為克服非線性位移反分析法在軟土本構(gòu)模型辯識過程中易陷入局部極值的不足,作者在目標(biāo)函數(shù)對設(shè)計變量敏感度分析的基礎(chǔ)

4、上采用了人機(jī)對話模式選取其設(shè)計變量的初始值.由于受試驗機(jī)的切向摩擦等作用,試驗后的土樣呈腰鼓形形狀,論文同時采用了彈性抗力約束和位移關(guān)聯(lián)技術(shù)來模擬試驗機(jī)對試樣的復(fù)雜作用.3)論文最后研究了盾構(gòu)隧道施工引起土層變形的模擬計算原理,其中,采用了法向彈性抗力系數(shù)大小的變化模擬軟土擠入盾尾空隙的復(fù)雜動態(tài)過程.然后,將上述研究成果運(yùn)用于工程實踐,結(jié)合實際工程進(jìn)行三維有限元計算,以圖表的形式分析、整理計算結(jié)果,在此基礎(chǔ)上.對盾構(gòu)法施工交疊隧道引起的