硕士论文——隧道开挖松动圈渐进破坏过程研究

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1、摘要硕士学位论文隧道开挖松动圈渐进破坏过程研究III摘要摘要近些年来，我国城市轨道交通系统进入迅猛发展时期，目前有十九个城市已经建成轨道交通工程，还有十多个城市正在建设中。地铁隧道的长期变形问题也受到了越来越多的关注。岩土体的蠕变现象是隧道破坏的主要因素之一，蠕变机理的研究以及蠕变过程的数值模拟也成为当前研究的热点。所以在考虑蠕变特性的基础上，分析地铁隧道在开挖扰动应力场的长期变形特性有着非常重要的意义。本文以常州地铁隧道下穿地下人防工程为背景，采用蠕变模型的有限元数值分析的方法对工程中的长期变

2、形规律进行了研究。研究内容包括以下几点：1）采用不同蠕变本构模型的蠕变预测误差研究。隧道开挖过程中，扰动区及掌子面的不同部位的应力状态类型各不相同。常规数值模拟时，常采用与一种应力状态类型匹配的D-P屈服准则来模拟其它的应变状态类型必将产生误差，建立了预测该蠕变误差修正经验公式，可更准确的指导设计施工。2）隧道开挖扰动区蠕变变形规律研究。采用D-P屈服准则耦合时间硬化率蠕变模型研究了不同埋深、不同直径以及隧道穿越人防工程时隧道围岩蠕变变形规律，弥补了弹塑性分析的不足。3）考虑蠕变条件下，盾构隧道

3、纵向差异沉降规律研究。隧道长期变形的纵向差异过大会使衬砌结构产生额外应力，是隧道衬砌开裂破坏的主要影响因素。采用D-P屈服准则耦合时间硬化率蠕变模型可以有效模拟隧道纵向差异沉降以及对上部人防工程的变形影响规律，可为今后隧道长期变形的预测计算提供一种全新的思路。关键词：蠕变、地铁隧道、ABAQUS、D-P屈服准则、时间硬化率IIIABSTRACTABSTRACTInrecentyears,UrbanrailtransitsysteminChinahasenteredtherapiddevelopm

4、entperiod,thereare19citieshavebuilttherailtrafficengineering,aswellasmorethanadozencitiesareconstructing.Thelong-termdeformationofsubwaytunnelhasalsoattractedmoreandmoreattention.Thecreepbehaviorisoneofthemainfactorstodamagetunnel,thereforethecreepme

5、chanismandcreepprocesssimulationhasbecomeahotspotofcurrentresearch.Soanalysisofsubwaytunnelexcavationdisturbedstressfieldofthelong-termdeformationcharacteristicisveryimportantconsideringthecreepcharacteristics.Inthispaper,Changzhousubwaytunnelcrossth

6、roughundergroundengineeringistakenasthebackground,andthefiniteelementanalysismethodbasedoncreepmodelisusedtostudythelawoflong-termdeformationoftheproject.Researchcontentsincludethefollowing:(1)Studyontheerrorofforecastingcreepstrainofdifferentcreepco

7、nstitutivemodel.Intheprocessoftunnelexcavation,thestressstatetypesofdifferentpartoftunneldisturbanceareaandtunnelfaceisquitedifferent.ConventionalnumericalsimulationoftenusedDrucker-Prageryieldcriterionmatchonetypeofstressstatetosimulateandforecastth

8、estrainofotherstypeofstressstateandresultinerror.Empiricalformulawasestablishedtomodifiedtheerrortoguidethedesignandconstructionmoreaccurate.(2)Studyonshieldtunnelcreepdeformationlawoffreefaceoftunneldisturbancearea.Drucker-Prageryieldcriterioncouple