圆形隧道弹塑性分析的强度理论效应研究

合理的强度准则对隧道围岩的弹塑性分析十分重要,首先归纳建立了平面应变条件下8种岩土常用强度准则的统一线性方程,进而考虑围岩剪胀特性和塑性区不同弹性应变情况,推导了理想弹塑性围岩应力和位移的新解,并对所得新解进行可比性分析,最后探讨了围岩弹塑性分析的强度理论效应与塑性区位移的参数影响特性。研究结果表明：本文统一线性方程应用简洁灵活,便于探讨强度理论效应;围岩弹塑性新解可退化为众多已有解答,具有广泛的适用性;隧道围岩的强度理论效应明显,应优先选用广义Matsuoka-Nakai准则、统一强度理论（b=1/2）、Mogi-Coulomb准则和广义Lade-Duncan准则,谨慎采用统一强度理论（b=1）、外接圆Drucker-Prager准则,不鼓励使用内切圆Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则;围岩塑性区位移受剪胀特性、塑性区弹性应变的影响显著,且不同强度准则下二者的影响程度不同,应综合考虑3种因素的共同影响。

考虑中间主应力效应的隧洞岩石抗力系数的计算

基于统一强度理论导出圆形水工隧洞岩石抗力系数的计算公式。从该公式中不仅可得到以往的一些结果,还可得到一系列新的结果。这些新结果可以定量考虑岩石的中间主应力效应,因而能灵活地应用于各类岩石。

水平定向钻扩孔施工地表变形计算分析

部分城市地下工程的管道埋深较浅(属半无限空间土体),上覆土压力较小,使用水平定向钻进行扩孔施工时常处于过压状态,易导致地表隆起变形,地面冒浆等情况发生。基于圆孔扩张理论和镜像法,推导出半无限空间土体下采用水平定向钻扩孔施工时地表位移的解析解,并以西安地铁十号线某穿越工程为例进行验证计算。结果表明:实测值与理论值变化趋势相一致,且平均误差仅为7%;增大扩孔级数、黏聚力和内摩擦角可以减小地表变形;强度理论效应对地表变形计算的影响不容忽视,计算时应根据土质选取合适的强度准则,避免使用D-P1和D-P3准则。分析结果可为水平定向钻技术的工程应用提供一定的理论技术参考。

考虑中间主应力的路堤临界填土高度统一解及比较

临界填土高度是软土路堤沉降和稳定控制的重要指标,首先推导3种真三轴强度准则即广义M-N准则、广义L-D准则和统一强度理论的平面应变统一表达式,进而合理考虑中间主应力影响和土体实际侧压力系数,建立地基临界荷载与路堤临界填土高度的统一解,给出公式适用条件并进行验证,最后探讨路堤临界填土高度的强度理论效应,并得出土体黏聚力和内摩擦角对路堤临界填土高度的影响规律。研究结果表明:提出的统一解具有很好的可比性,且其强度理论效应即中间主应力效应明显;M-C准则的结果过于保守,应优先选用广义M-N准则、广义L-D准则或参数b=1/2时统一强度理论;侧压力系数、黏聚力及内摩擦角对路堤临界填土高度的影响均很显著,应原位测试确定地基土的真实侧压力系数,并充分考虑土体抗剪强度参数的变异性。