基于重慶地層TBM隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向穩(wěn)定性研究.pdf

1、伴隨著TBM隧道在我國的快速發(fā)展，TBM隧道在地層中的穩(wěn)定性問題顯得尤為重要，尤其是在以重慶地層為特點的廣大復(fù)合地層地區(qū)。TBM隧道襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到周圍地層環(huán)境、自身結(jié)構(gòu)形式和施工技術(shù)等多重因素的影響，目前還沒有成熟的理論成果，只能參照盾構(gòu)隧道經(jīng)驗對TBM隧道襯砌結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，但為了保證襯砌結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性，一般設(shè)計時偏于保守，造成了巨大的浪費。因此本文針對以重慶地質(zhì)為特點的復(fù)合TBM隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向穩(wěn)定性進行了研究。
　　論文

2、主要從襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素和不同模型方法兩條路線進行了研究。包括在梁-彈簧模型的基礎(chǔ)上對梁-彈簧模型進行修正研究，對接頭抗彎剛度、地層抗力系數(shù)、側(cè)壓力系數(shù)以及管片拼接方式等影響襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素進行了分析;另外，在對TBM隧道襯砌管片穩(wěn)定性的另一研究方法-縱向等效連續(xù)化模型進行了理論性推導(dǎo)和有限元數(shù)值模擬驗證，主要是把反映管片橫向性能的橫向剛度有效率考慮進縱向等效連續(xù)化模型中。論文的主要研究如下:
　?、籴槍α?彈簧模型在模

3、擬實際管片結(jié)構(gòu)時存在的一些問題，結(jié)合梁-接頭不連續(xù)模型和殼-彈簧模型的理論基礎(chǔ)得到了一種改進的、以梁-彈簧模型為基礎(chǔ)的新模型:修正梁-彈簧模型。主要創(chuàng)新點為在接頭上采用梁-接頭不連續(xù)模型的雙節(jié)點形式以解決其實際受力的不連續(xù)性問題，在接頭彈簧上引入徑向和切向抗彎剛度以及剪切剛度理論。
　?、谕ㄟ^模擬外徑6m級和10m級的TBM隧道襯砌管片接頭在不同荷載作用下力學(xué)性能，找到荷載、管片接頭轉(zhuǎn)角與接頭抗彎剛度之間關(guān)系曲線，以此對管片接頭處

4、彎曲剛度進行研究。在橫向軸力一定時，彎矩（正負(fù)彎矩的絕對值）會使管片接頭轉(zhuǎn)角增大，當(dāng)M較小時抗彎剛度Kθ基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)M增加到一定數(shù)值時抗彎剛度Kθ逐漸變小并在一定數(shù)值趨于穩(wěn)定;另外，軸力對接頭抗彎剛度有增強作用。對θ-M曲線采用切線法原理獲取抗彎剛度Kθ的取值范圍。
　?、弁ㄟ^對影響TBM隧道襯砌管片穩(wěn)定性的地層因素和拼裝方式進行研究得知，地層抗力系數(shù)、側(cè)壓力系數(shù)以及管片拼裝方式對TBM隧道襯砌管片穩(wěn)定性都有一定的影響，分