濱海地區(qū)軌道交通地下工程水土壓力試驗與理論研究.pdf

1、伴隨著城市化進程的加速，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土壓力問題和水位波動條件下過江盾構(gòu)隧道的開挖面極限支護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、數(shù)值和解析手段分別進行了研究，主要工作和結(jié)論如下:
　　1、利用研制的土壓力試驗?zāi)Ｐ脱b置，進行了一組不同填土寬度的剛性擋墻平動模式室內(nèi)模型試驗，采用微型土壓力盒量測從靜止?fàn)顟B(tài)到被動

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。試驗結(jié)果表明，半無限土體情況下的被動土壓力大小、分布和合力作用點與庫倫被動土壓力較為接近。而有限寬度情況下移動擋墻上各深度的被動土壓力值均大于庫倫被動土壓力，且土體寬度越窄，擋墻的被動極限位移有增大趨勢，擋墻下部的被動土壓力增大更明顯，土壓力分布的非線性程度愈高，被動土壓力系數(shù)越大，被動土壓力合力作用點明顯往墻底移動。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)移動擋墻達到或接近極限狀態(tài)時，固定邊界上的水平土壓力隨填土寬度的減小而逐漸增大，甚至接近庫倫被動土壓力。
　　2、采用COMSOL建模分析了水位波動條件下盾構(gòu)開挖面附近地基中的孔壓響應(yīng)。數(shù)值計算結(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，水位波動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，水位波動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)、邊界波動幅值和邊界波動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水位波動下滲流計算，研究了考慮水位波動的盾構(gòu)隧道開挖面極限支護壓力，并應(yīng)用于杭州慶春路過江隧道工程實例分析。研究