考慮流固耦合的城市隧道施工穩(wěn)定性及地表沉降分析.pdf

1、在城市地下工程中，隧道的施工都會不可避免地產(chǎn)生地面沉降、建筑物不均勻沉降等對環(huán)境的負(fù)面影響；由于周邊地面建筑物和各種地下管道眾多，往往對隧道施工產(chǎn)生的地面沉降有著嚴(yán)格的限制要求；因此，對地面沉降做出較為準(zhǔn)確的預(yù)測就顯得十分重要。城市隧道工程一般埋深較淺，而地層中地下水位一般非常高，因此，無論采用先降水后開挖方式還是非降水開挖方式，在對隧道施工過程中產(chǎn)生的地面沉降的預(yù)測分析中普遍存在著滲流場和應(yīng)力場相互作用的耦合問題。對此，本文主要完成了

2、以下研究工作： (1)從滲流連續(xù)性方程和滲流運動方程出發(fā)，闡述了飽和—非飽和流統(tǒng)—的滲流基本方程，將飽和區(qū)和非飽和區(qū)統(tǒng)一來考慮就避免了求解滲流自由面等傳統(tǒng)的數(shù)值求解的棘手問題。在此基礎(chǔ)上，利用Bishop提出的有效應(yīng)力公式，推導(dǎo)了飽和—非飽和土流固耦合統(tǒng)一方程。 (2)采用基于總應(yīng)力法的有限元分析方法，研究了超前預(yù)支護(hù)加固(包括加固區(qū)厚度、加固區(qū)彈性模量、加固部位)、開挖工法對隧道施工穩(wěn)定及地表沉降的影響規(guī)律。

3、(3)采用基于彈塑性流固耦合理論的有限元方法，研究了前期降水中土體骨架彈性模量、土體滲透系數(shù)、降水深度、地下連續(xù)墻插入深度等因素對地表沉降及沉降差、地表沉降漏斗半徑等的影響規(guī)律；同時還研究了非降水開挖中隧道周邊地層的滲透系數(shù)與加固區(qū)的平均滲透系數(shù)之比值、加固區(qū)滲漏部位、地下水位上升等因素對地表最大沉降、隧道拱頂下沉、地層應(yīng)力等的影響規(guī)律。 (4)對具體工程實例分別采用了基于總應(yīng)力法和基于彈塑性流固耦合理論的有限元分析方法進(jìn)行了計