天然沉積土靈敏度變化規(guī)律及其在隧道盾構(gòu)施工中的應(yīng)用.pdf

1、隨著城市化的發(fā)展和城市人口的過飽和化，我國越來越多的城市開始進(jìn)行地下交通系統(tǒng)（地鐵）建設(shè)，如何分析地鐵隧道盾構(gòu)施工引起的地層位移是實際工程中亟需解決的一個重要問題。天然土體作為盾構(gòu)施工的載體，其力學(xué)性狀必然會對盾構(gòu)施工引起的地層位移有著直接而顯著的影響。本文通過室內(nèi)試驗、理論分析的手段，引入初始含水率和應(yīng)力水平的影響，拓展定量評價土結(jié)構(gòu)性的靈敏度評價體系;建立考慮土結(jié)構(gòu)性影響的適用于盾構(gòu)施工問題的本構(gòu)模型，分析土結(jié)構(gòu)性對盾構(gòu)施工引起的地

2、層位移的影響。論文主要內(nèi)容和成果如下:
　　(1)通過引入考慮初始含水率影響的固有壓縮參數(shù)定量表達(dá)式，將靈敏度概念拓展到當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下，建立應(yīng)力靈敏度隨應(yīng)力水平的演化規(guī)律。結(jié)果表明:在半對數(shù)坐標(biāo)系中應(yīng)力靈敏度隨孔隙指數(shù)呈線性關(guān)系，并且提出應(yīng)力靈敏度與孔隙指數(shù)差的定量關(guān)系，以此為基礎(chǔ)建立屈服后階段天然沉積軟粘土壓縮曲線的計算模型;
　　(2)通過分析初始含水率對不排水強(qiáng)度比的影響，建立考慮初始含水率和液限影響的固有強(qiáng)度線，以此

3、為基礎(chǔ)探討強(qiáng)度靈敏度隨應(yīng)力水平的變化規(guī)律:明確相同孔隙指數(shù)下強(qiáng)度靈敏度與應(yīng)力靈敏度之間的關(guān)系等于重塑土與原狀土固結(jié)不排水強(qiáng)度比之間的比值;
　　(3)根據(jù)應(yīng)力靈敏度隨應(yīng)力水平的變化規(guī)律，構(gòu)建土結(jié)構(gòu)性演化方程，耦合小應(yīng)變模量及其非線性關(guān)系，次加載屈服比，彈性各向異性等對盾構(gòu)施工有著顯著影響的土體特性，建立適用于盾構(gòu)施工問題的結(jié)構(gòu)性土本構(gòu)模型，并開展了模型驗證以及參數(shù)靈敏度分析;
　　(4)將本文提出的結(jié)構(gòu)性土本構(gòu)模型導(dǎo)入有限元

4、軟件ABAQUS中，分析土結(jié)構(gòu)性對盾構(gòu)施工引起的短期地層位移以及長期地層位移的影響，結(jié)果表明:考慮土結(jié)構(gòu)性的影響能夠更加合理的計算地面沉降曲線，水平位移，孔隙水壓力分布以及由于土體固結(jié)主要引起的長期地層位移，與不考慮結(jié)構(gòu)性影響模型結(jié)果相比更加接近現(xiàn)場實測數(shù)據(jù);
　　(5)通過耦合超固結(jié)比和土結(jié)構(gòu)性的影響，提出考慮超固結(jié)比影響的應(yīng)力靈敏度定義，探討硬粘土應(yīng)力靈敏度隨應(yīng)力水平的演化規(guī)律，以此為基礎(chǔ)建立屈服后階段硬粘土壓縮曲線的計算模型