浅埋海底隧道的围岩应力解析解

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1、第48卷增刊1土木工程学报Vol.48S12015年6月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALJun2015浅埋海底隧道的围岩应力解析解宋浩然　张顶立　房　倩（北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京100044）摘要：海底隧道属于浅埋隧道，较之普通隧道水源补给无限，水的作用对海底隧道围岩应力场的影响不可忽略。基于Verruijt提供浅埋隧道求解基本方法，同时考虑自重及水的作用，将海底隧道问题分解为四部分进行求解。根据求得的浅埋海底隧道的围岩总应力场，考虑海底隧道开挖的短期和

2、长期效应，分别得到了海底隧道开挖后短期、长期有效应力。基于该解析解研究水的作用对海底隧道围岩应力场的影响，结果显示：（1）考虑水的作用洞周环向有效应力较不考虑水有了较大提升，长期效应由于超静孔压的消散较短期效应洞周环向有效应力显著增长；（2）围岩最易发生破坏的位置是拱腰位置，而水的作用使得隧道洞周较不考虑水更易破坏；（3）不管长期效应还是短期效应，水深越大整个隧道的洞周环向有效应力越大。关键词：海底隧道；保角映射；复变函数；浅埋隧道中图分类号：U451.2文献标识码：A文章编号：1000-131X(

3、2015)S1-0283-06AnalyticsolutiononthestressofsurroundingrocksforshallowsubseatunnelSongHaoranZhangDingliFangQian（KeyLaboratoryforUrbanUndergroundEngineeringoftheEducationMinistry,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044，China）Abstract：Thesubseatunnelscan

4、beregardedasshallowtunnels.Asthereisunlimitedsupplyofwaterinsubseatunnelproblemcomparedwithcommontunnel,theinfluenceofwateronsurroundingrockstresscannotbeneglected.BasedonthesolvingmethodproposedbyVerruijt,theproblemofshallowsubseatunnelisdividedintofo

5、urpartstosolveconsideringwatereffectanddeadweight.Twostagesinthetunnelconstructionprocessareconsideredwhentheeffectivestressiscalculated：shortterm,immediatelyafterconstruction;andlongterm,longafterconstruction.Theinfluenceofwateronthestressofsurroundin

6、grocksforshallowsubseatunnelisstudiedusingtheanalyticsolution.Resultshowsthat：（1）Becauseofthewatereffect,thereislargercircumferentialeffectivestressaroundthetunnelthanthestresswithnowater,andastheexcessporepressuredissipationoccurs,thecircumferentialef

7、fectivestressinlongtermhassignificantgrowthcomparedwithshortterm；（2）Themostpossiblepositionofsurroundingrockfailureintunnelengineeringishance.Surroundingrockwithwatermayfailsmoreeasilythanthatwithnowater；（3）Circumferentialeffectivestressaroundthetunnel

8、becomeslargerasthewaterdepthincreases,whateverinshorttermorlongterm.Keywords：subseatunnel;conformalmapping;complexfunctionmethod;shallowtunnelE-mail：shrshengren@foxmail.com引　　言及受力状况产生影响。众多学者研究了水影响下的[1]近年来，我国经济飞速发展，不断加快沿海地区隧道围岩弹塑性问题。吕晓聪等