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题名软土小曲率盾构隧道开挖诱发黏弹性地层沉降的解析解
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作者
张治国
陈胤吉
朱正国
魏纲
孙苗苗
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机构
上海理工大学环境与建筑学院
石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室
浙大城市学院土木工程系
浙大城市学院城市基础设施智能化浙江省工程研究中心
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出处
《岩土力学》
北大核心
2025年第S1期309-321,共13页
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基金
国家自然科学基金(No.52478402,No.42177145)
省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室课题(No.KF2022-07)
城市基础设施智能化浙江省工程研究中心课题(No.IUI2022-YB-01)
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文摘
目前针对小曲率盾构开挖诱发地层沉降的理论研究一般将地基视为线弹性体,未考虑土体流变特性的影响,因此无法准确预测时间效应下盾构沿曲线路径开挖的沉降变化。首先,建立Boltzmann黏弹性地基中的小曲率隧道掘进力学模型,将线弹性地层参数泊松比、剪切模量进行Laplace变换,得到了黏弹性地层的时域参数;其次,将地层损失解及Mindlin位移解进行Laplace正逆变换,推导出黏弹性地层小曲率盾构施工中,因超挖地层损失、盾构尾部地层损失、刀盘面不平衡推力、盾壳不平衡摩擦力及盾尾注浆压力共同影响的沉降解;最后,将工程实测数据及三维数值模拟结果与解析解进行对比验证,得到了较好的一致性。此外,针对隧道曲率半径、盾构刀盘面半径及黏弹性地层剪切模量比等进行参数分析。分析结果表明:小曲率隧道内外侧横向地表沉降呈不对称分布,沉降峰值向内侧偏移,随时间增长,沉降槽曲线向下移动,沉降量增大;相较于较大的隧道曲率半径,较小的曲率半径发生等量变化时对地层沉降的影响更显著;隧道曲率半径及黏弹性地层剪切模量比的减小,刀盘面半径及超挖量的增大,使得盾构尾部处横向地表沉降增大,也使得刀盘面前方和后方地表的隆起与沉降均增大。
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关键词
黏弹性地层
小曲率隧道
超挖量
地层沉降
LAPLACE变换
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Keywords
viscoelastic ground
small curvature tunnel
over-excavated value
ground settlement
Laplace transform
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分类号
U45
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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