淺埋隧道開挖的三維地層損失模型與復變函數(shù)計算方法研究.pdf

1、隧道開挖產(chǎn)生的地層損失是引發(fā)地層變形的根源。既有基礎附近的淺埋隧道開挖可能導致與自由地層隧道開挖不同的地層損失。隧道開挖地層損失的現(xiàn)有模型一般都是二維的，并且以自由地層為前提假設，沒有既有結構基礎荷載的影響。隧道開挖引起的地層位移的復變函數(shù)計算方法也不夠完善。本文圍繞淺埋隧道開挖的三維地層損失及地層位移展開，主要研究內(nèi)容及結論如下:
　　(1)歸納淺埋圓形截面隧道開挖的地層損失的橫向二維模型與縱向分布函數(shù)模型，提出了隧道開挖的三維

2、地層損失模型。
　　地層損失橫向二維模型由均勻徑向收縮uε、橢圓化變形uδ、豎向沉降uv三者之和組成，通過實測或經(jīng)驗確定三者大小。地層損失縱向分布函數(shù)可由三個參量確定:隧道在開挖面處的邊界位移、隧道開挖面前方的影響距離、隧道開挖面后方的影響距離。三維地層損失模型通過結合橫、縱向二維模型得到。
　　(2)提出基礎對地層作用力的簡化模型;利用明德林位移解及積分，提出了一種預測基礎附近淺埋圓形截面隧道開挖地層損失的三維理論計算方法

3、。
　　以樁基為例表明，樁基附近隧道開挖的地層損失形態(tài)與自由地層有所不同，樁基荷載側(cè)的地層損失增大，底端位于隧道側(cè)上方或側(cè)下方附近的樁基荷載的影響較小，底端位于隧道中部附近的樁基荷載的影響最顯著，影響程度隨樁基與隧道的橫向距離、縱向距離的減少而增大，隨樁基荷載的增大而增大。
　　(3)推導隧道開挖的橫向二維模型中豎向沉降效應復變函數(shù)的解析函數(shù);利用復變函數(shù)計算基礎附近淺埋隧道開挖對地層的影響;利用粘彈性理論的對應原理，結合復

4、變函數(shù)方法計算隧道周邊地層的蠕變。
　　通過算例表明，自由地層中開挖隧道，當隧道埋深較小時復變函數(shù)方法較有限元方法計算結果偏大，但隨著深度增加，從某一深度時開始，復變函數(shù)方法較有限元方法計算結果偏小。
　　基礎附近淺埋隧道開挖的隧道邊界位移可用最小二乘法得到擬合函數(shù)，該擬合函數(shù)考慮了包括隧道邊界位移的均勻徑向收縮、橢圓化變形、豎向沉降三種對稱變形以及ur=u3 cosθ與ur=u4 sin2θ兩種非對稱變形。使用本文推導出的