平行圆形隧道的应力分析

一、前言近代各种军用或民用的地下建筑群的构筑向人们提出了进行地下结构系统的力学分析问题,以达到经济、安全的目的。对于平行隧道相互影响的研究是其中一具有实际意义、但目前尚未很好解决的基本问题。对此,国内外曾进行了较多的现场量测工作;国内铁路、水利、人防等部门的工程设计规范亦根据经验制定了相应规定。在理论分析方面,对于无衬砌平行洞室、平行水工隧洞(承受均匀内水压力)的应力分析已有若干解析解。目前对于多洞室的应力分析,较多采用有限元等数值法。本文应用复变函数方法得到了任意侧压力系数的弹性地层中平行圆形隧道应力分析解析解,其中考虑了开挖面三维效应、衬砌与洞壁间的施工间隙等因素。可用之计算围岩二、三次应力场和衬砌界面力及内力。     

应变软化圆形隧道围岩的逐步量纲一化应力分析方法

基于线性Mohr-Coulomb强度准则,采用量纲一化分析方法,改进应变软化围岩应力位移求解的逐步应力分析法。通过将软化围岩塑性区分为有限个圆环,对每个圆环求解其应力和应变增量,得到软化围岩应力和位移解。利用现有的理论解验证该方法的正确性和可靠性。通过数值计算和参数分析,揭示部分参数对围岩应力和位移的影响规律。研究结果表明:当圆环数量n=500时,逐步量纲一化应力解与精确解吻合度较高;塑性区随临界塑性应变偏差?p*增大而减小,当p*?增加到某一定值时,围岩内部不存在残余区;塑性半径及围岩位移随着p*?的减小而不断增大,当?p*为0时,软化围岩近似于脆性状态。     

非均匀应力场下圆形隧洞围岩弹性应力分析

为了能更好的研究隧洞围岩在非均匀应力场下开挖过程中整体的稳定性,根据隧洞围岩在非均匀应力场下的模型特点,将隧洞围岩周围应力划分为两部分进行叠加。基于D-P准则与理想弹塑性本构关系,采用双调和方程和半逆解法,推导出非均匀应力场下圆形隧洞弹性区围岩应力的解析表达式,并通过Flac3D数值模拟对理论分析结果加以验证。结果表明：考虑中间主应力系数的影响时,中间主应力系数越大与之对应的侧压系数范围越小;侧压系数越大隧洞帮部集中应力降低,拱顶的集中应力增大;同时理论分析结果与数值模拟结果基本一致。在考虑非均匀应力场分布的力学模型更为准确地反映了隧洞围岩应力分布特点,对隧洞围岩的支护方案具有一定的意义。     

双孔平行隧道施工相互影响分析

平行隧道施工的相互影响是个十分复杂的问题,不仅影响因素很多,而且各个影响因素之间又存在非常复杂的互制行为;因此,目前迫切需要针对并行隧道施工的相互影响进行系统而全面的研究。     

岩体圆形洞室锚杆前后应力位移分析

探讨岩体内圆形洞锚杆支护前后的应力,位移解析解的变化,即围岩特征曲线,结合Ｌａｂｉｏｕｓｅ等的系列文章及其他有关资料,应用位移边理论、Ｌａｍｅ以式及弹塑性理论,编制了ＴＵＲＢＯＰａｓｃａｌ及Ｅｘｃｅｌ计算程序,评价洞室围岩的应力位移特征。     

圆形洞室应力状态及塑性区分析

为了研究圆形洞室开挖后洞壁围岩和工作面前方围岩的应力状态和塑性区范围,采用数值模拟和理论计算相结合的方法,对不同埋深下的圆形洞室进行了FLAC3D模拟,揭示了开挖后的力学特性。结果表明:对于洞壁围岩而言,随着初始应力的增加,最大的切应力不是线性增加的,其增加的幅度在逐渐减小;而最大切应力与初始应力的比值维持在稳定的范围内。塑性区范围随埋深的增加在逐渐地扩大,但增加的幅度也在减小。对工作面前方围岩而言,切向应力和径向应力逐渐靠近初始应力的速度明显快于洞壁围岩,但其切向应力明显小于洞壁围岩的切向应力;随着埋深的增加,工作面前方最大切应力与初始应力的比值处于缓慢增加的过程;随着埋深的增加,工作面前方围岩的塑性区范围比洞壁围岩的大,进一步验证了工作面处存在应力集中现象。     

盾构隧道近距离平行下穿暗挖隧道影响性分析

成都地铁7号线平行下穿既有出入场线暗挖隧道,在新旧隧道净距小于一倍洞径,二衬未施工,规范未允许的情况下盾构先行.本文阐述了在此情况下施工的技术要点,对数值模拟结果与现场实测数据进行分析,结果表明既有暗挖隧道变形满足控制要求,说明在此情况下采取一定措施盾构是可以先行下穿的.同时以本工程为依托对比三种常见暗挖隧道洞内加固方法的加固效果,得出对于Ⅴ级围岩大断面暗挖隧道的加固,型钢拱架拱肩支撑加横向拉结拱顶支撑+加长加密锁脚锚杆.     

具有腰圆形孔口板的孔边应力分析

板内有腰圆形孔口的情形在工程结构中经常会遇到。本文用的方法研究了单向拉伸和纯剪切下,无限板内腰圆形孔口的应力分布问题。得出了有限级数形式表达的复应力函数。对于有限尺寸板内开孔的情形,文中用有限单元法来分析腰圆形孔口的应力分布和应力集中。在小开孔时,有限板内孔口的应力分布和无限板内的情况非常接近。证明了解析解和有限五分析的一致性。文中还讨论了翼缘和环形加劲对应力集中的影响。     

地下圆形隧道开挖卸荷围岩弹塑性分析

针对地下圆形隧道,在分析开挖卸荷的基础上,分别给出了弹性和弹塑性围岩二次应力的计算表达式.在弹性不同侧压力条件下,分析了围压切向应力分布规律,当λ0.33时,圆形隧洞围岩将不出现拉应力.当围岩处于弹塑性状态时,考虑围岩稳定的前提下,扩大塑性区半径R,就可降低维持极限平衡状态所需的支护抗力pi,充分发挥了围岩的自承作用.     

地下圆形隧道围岩稳定性的粘弹性力学分析

根据有关岩石力学试验结果，提出了以对数函数描述岩石蠕变的本构模型．借此对地下圆形隧道围岩稳定性进行了力学分析，探讨了人工支护结构与围岩相互作用的关系，导出了描述其变化规律的特征方程，由此而得出了一些有益的结论．     

地下圆形隧道围岩稳定性的弹性力学分析

根据有关岩石力学试验结果，提出了以对数函数描述岩石蠕变的本构模型，借此对地下圆表隧道围岩稳定性进行了力学分析，探讨了人工支护结构与围岩相互作用的关系，导出了描述其变化规律的特征方程，由此而得出了一些有益的结论。     

小净距平行盾构隧道后施工隧道对先施工隧道影响分析

随着城市地铁修建的不断增加,受周边环境、地质条件以及线路平、纵、横、指标的影响,不可避免出现盾构隧道近接、交叉,本文通过对"先施工隧道进行加固"和"先施工隧道不加固"两种工况进行理论计算,分析后施工隧道对先施工隧道的影响,为工程顺利实施及类似工程提供参考。     

基于FLAC的圆形隧道数值模拟

介绍了有限差分数值计算软件FLAC（fast lagrangian analysis of continua）,采用FLAC对地下圆形市政隧道进行二维数值模拟,分别进行了隧道自重应力场的模拟计算、隧道开挖模拟计算和隧洞支护后模拟计算.得出了隧道位移、变形、各种应力云图等重要工程信息,其结论可为工程施工提供依据,以便更加安全、经济、合理地完成工程建设.     

正交各向异性板周期张开型平行裂纹的应力分析

通过构造适当的Westergaard应力函数,采用复变方法和待定系数法对正交各向异性纤维增强复合材料板的周期张开型平行裂纹尖端附近的应力场进行力学分析.在无穷远处对称拉伸载荷的作用下,利用双曲函数的周期性,修正常规的应力强度因子定义,得到用n表示的周期张开型裂纹尖端的应力强度因子及用修正的应力强度因子表示的周期张开型裂纹尖端附近的应力场的显式解析表达式.此外,应力场的大小与材料弹性常数有关,这是正交各向异性材料不同于各向同性材料的特征.由于裂纹的周期分布,应力强度因子的大小取决于形状因子.结果表明,当裂纹间距趋于无限大时,退化为含单个中心裂纹正交异性纤维增强复合材料板的结果,并且所得的解析解能更好地体现裂纹的周期性.     

大跨径隧道围岩应力有限元分析

运用有限元法的基本原理,对处于设计阶段的广东惠州牛湖山双线六车道高速公路隧道的围岩应力状态进行了数值模拟和分析．并将分析结果与一般隧道及按规范规定的简化公式求得的结果进行了比较,得到了大跨径隧道围岩应力的一些分布规律,为今后类似工程项目的施工提供了参考依据．     

高层建筑物下隧道围岩应力的分析

为进一步发展利用地下空间,解决城市发展中的种种问题与矛盾.在结合重庆市某开发建设项目,对高层建筑物的地基基础与地下隧道围岩的相互作用进行分析的基础上,通过数值模拟,得到了隧道围岩的应力分布曲线,发现了应力集中的作用范围,为以后的工程设计和工程施工提供参考依据.     

小间距平行盾构隧道加固方法实例分析

结合天津地铁2号线某区间小间距平行盾构隧道并行的工程实例,以控制后施工隧道对已施工隧道结构的影响为目标,通过对旋喷桩加固和冻结法两种工程措施进行对比分析,确定采用冻结法配合隔离桩加固的方法对此小间距隧道进行加固。简要介绍了工程难点、关键技术方案及施工应急预案等工程实践,为此工程顺利实施提供依据和指导,可供类似工程参考。     

土层摩阻力对圆形隧道的结构内力分析研究

将圆形隧道衬砌结构视为土体中的自由变形的弹性均质圆环,在考虑影响摩阻力主要因素的条件下,采用结构力学中的弹性中心法,推导在摩阻力作用下圆形隧道任意截面中的内力解析解.通过算例验算的结果表明,摩阻力对衬砌内力总体有减小的趋势,且顶部和侧壁减小的程度较大.因而在圆形隧道的设计中,计算衬砌内力时应考虑地层对衬砌的摩阻力影响,以便更加全面地配置衬砌材料.     

圆形断面围岩弹性区的次生应力

本文提出了根据圆形断面围岩弹性区平衡微分方程及变形谐调方程，利用应力函数和边界条件求解围岩次生应力的方法，从而为实际地下工程提供理论计算及分析依据。     

分数导数型圆形隧道粘弹性围岩的应变位移分析

利用能较好地描述岩体粘弹性力学行为的分数导数本构模型,并运用弹性—粘弹性对应原理和分数导数的性质,通过Laplace逆变换得到了分数导数描述的圆形隧道粘弹性围岩的应变和位移的解析解,并对结果进行了讨论.结果表明,分数导数本构模型在描述岩体粘弹性力学行为方面具有建模精确,应用范围广等优点.