基于D-P准则的盾构隧道围岩与衬砌结构相互作用分析

作     者：何川 齐春 封坤 肖明清 He Chuan;Qi Chun;Feng Kun;Xiao Mingqing

作者机构：西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 

基　　金：国家自然科学基金(U1361210 51578462) 国家重点研发计划(2016YFC0802200) 中央高校基本科研业务费专项资金(2682015CX077) 中国铁路总公司科技研究开发计划(2014G004-0)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2017年第49卷第1期

页      码：31-40页

摘      要：在进行盾构隧道管片衬砌结构载荷计算时,常采用全土柱或压力拱理论计算围岩松动压力,但当盾构隧道面临深埋条件且需计入形变压力时,该方法难以适用.鉴于此,基于Drucker-Prager屈服准则,推导了考虑渗流效应影响下围岩与衬砌结构相互作用的弹塑性解析解,给出了围岩弹、塑性区应力与位移、塑性区半径等关键参数与支护阻力间关系的解析式.阐述了上述解析结果在确定衬砌结构载荷中的应用,即建立围岩与衬砌结构静力平衡状态并求二者对应曲线的交点.进一步地,考虑接头引起管片衬砌结构整体刚度降低对围岩与衬砌结构相互作用的影响,引入刚度折减系数,并在衬砌结构围岩压力确定中对施工期流固耦合效应的影响和渗流力对衬砌结构支护特性曲线的影响进行了简化处理.最后,通过算例将解析解与水下盾构隧道载荷实测值和数值计算值进行了比较.结果表明:用解析方法得到的施工期和稳定期的管片衬砌结构围岩压力比现场实测值分别大28%和12%,稳定期围岩压力比数值计算值大5%,可为类似工程的设计施工提供一定的参考价值.

主 题 词：盾构隧道 围岩 衬砌结构 相互作用 围岩压力 D-P准则 收敛约束法 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0814[工学-地质类] 0701[理学-数学类] 0801[工学-力学类] 0702[理学-物理学类] 0823[工学-农业工程类] 082301[082301] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-16-344

馆 藏 号：203215172...