軟土中盾構(gòu)隧道的長期非線性固結(jié)變形研究.pdf

1、目前對軟土盾構(gòu)隧道的研究主要集中于開挖造成的短期地表及隧道沉降、施工擾動，及盾構(gòu)開挖對隧道支護內(nèi)力的影響。然而對已建成地鐵盾構(gòu)隧道的現(xiàn)場監(jiān)測表明:軟土地鐵盾構(gòu)隧道的長期沉降量很大，達到沉降穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間亦十分漫長，且沉降在隧道縱向呈現(xiàn)出很大的不均勻性。地鐵隧道長期沉降的影響因素十分復(fù)雜，其中初始超孔隙水壓力分布、隧道襯砌和周邊土體的相對滲透性等對地鐵長期沉降造成的影響尤為顯著。對于埋置于深厚軟土地區(qū)的地鐵隧道而言，列車荷載的長期作用

2、會引起隧道周邊飽和軟土應(yīng)力、應(yīng)變和孔隙水壓力變化，導(dǎo)致土的剛度降低、強度衰減、變形加劇。本文采用解析方法，結(jié)合已有工程實測數(shù)據(jù)，對滲漏隧道周邊土體長期非線性固結(jié)過程中穩(wěn)定滲流狀態(tài)、超孔隙水壓力消散、地表沉降等問題展開研究，主要創(chuàng)新工作如下:
　　1.采用經(jīng)典的e-lgσ'和e-lgk經(jīng)驗公式模擬土體非線性固結(jié)過程中體積壓縮性和滲透性的變化，根據(jù)土體自由應(yīng)變和連續(xù)性條件得到了土體非線性固結(jié)控制方程。
　　2.將隧道襯砌透水條件

3、理想化為完全透水及完全不透水極端邊界條件，從而得到了隧道作為一個排水邊界時，對土體非線性固結(jié)過程中超孔壓消散、固結(jié)度增長、地面沉降發(fā)展影響的上下限。并進一步采用Li(1999)提出的半滲透邊界條件將存在局部滲漏通道的隧道襯砌等效為均質(zhì)透水體，建立局部滲漏邊界條件，求解隧道周邊土體的非線性固結(jié)本構(gòu)方程，得出了不同程度的襯砌局部滲漏條件下的隧道周邊軟土非線性固結(jié)解析解。進而對襯砌不同程度滲漏對隧道周邊土體長期固結(jié)、超孔隙水壓力壓力消散、長期

4、沉降的影響進行了分析。
　　3.通過將列車荷載等效為矩形循環(huán)荷載，求得了列車荷載作用下理想化滲漏隧道周邊土體非線性固結(jié)解析解。通過等效矩形循環(huán)荷載參數(shù)的調(diào)整，分析了列車荷載對土體固結(jié)、地表沉降的影響規(guī)律，以及列車荷載與襯砌滲漏情況的耦合作用。
　　4.采用Merchant三元件模型模擬土體長期變形的粘彈性，建立隧道周邊土體粘彈性流變固結(jié)控制方程，并引入e-lg k關(guān)系考慮土體滲透性在固結(jié)過程中的非線性變化，并采用迭代遞推的辦