粘弹性饱和土中深埋圆形隧道衬砌-土相互作用

基于Biot理论,采用渗流-力学耦合模型研究分析了粘弹性饱和土体中深埋圆形隧道衬砌-土相互作用问题,并考虑了衬砌材料的徐变特性。假定衬砌和土体完全接触,运用积分变换理论在Laplace变换域中得到了衬砌和土体接触面上的应力、变形及衬砌的薄膜力和弯矩。利用Laplace数值逆变换得到时域中的解,并由此分析讨论了衬砌和土体的相对刚度、阻尼比、以及衬砌的相对厚度对隧道衬砌与土体相互作用的影响。数值结果同时也反映了应力、变形、薄膜力和弯矩的随时间变化过程。

饱和土体中压力隧洞衬砌-土相互作用解析研究

基于Biot理论 ,采用渗流 力学耦合模型研究分析了内水压力作用下饱和土体中压力隧洞衬砌 土的相互作用问题。假定衬砌和土体均为饱和多孔介质 ,且衬砌和土体完全接触。运用积分变换理论 ,在Laplace变换域中得到了衬砌和土体中的应力、位移和孔隙水压力解答 ,并利用Laplace数值逆变换得到时域中的解。文末的算例分析结果表明 :(1)采用渗流 力学耦合模型能较好地反映隧洞衬砌与土体相互作用中应力和变形的随时间变化过程 ;(2 )衬砌和土体的相对刚度对隧洞的计算结果有很大影响。

衬砌-砂卵石地层随动塌落伞拱力学模式研究

针对北京地铁既有线穿越松散砂卵石、大颗粒粗砂、粉土互层交替、软硬不均复合地层区间段的典型工程特点,开展浅埋衬砌1~3倍洞径覆土的开挖破坏模型试验,建立衬砌-土相互作用的随动塌落伞拱结构力学模型,观测衬砌周边随动滑移区的压力拱特征,分析砂卵石复合地层地铁衬砌土压分布的分区.模型可较好描述滑裂区附近的局部成拱效应及分区土压折减特征,涵括衬砌-土相互作用的地层拟成拱、渐进塌沉、瞬间塌穿等破坏过程.FLAC3D模拟结果与模型破坏试验的结果吻合.通过对比天坛东门站拱顶土压的实际监测值,对该力学模式进行了初步验证,可为类似工程的过程土压荷载取值提供参考.

内水压作用下粘弹性饱和土-隧洞衬砌相互作用

混凝土衬砌既有粘弹性性质,又有渗透性。实际工程中内水压力值由衬砌和孔隙水共同承担,该文通过引入与孔隙流体体积分数有关的应力系数合理地分配了衬砌和孔隙水分别承担的内水压力值。根据衬砌和土体界面处衬砌中流体速度和土体中流体速度相等以及应力和位移连续性条件建立了部分透水边界条件。将衬砌和土体分别视为多孔粘弹性材料和液固两相介质,采用饱和多孔介质理论和粘弹性理论,在频率域内给出了内水压力作用下粘弹性饱和土-衬砌相互作用时饱和粘弹性土位移、应力和孔压和衬砌的位移和应力解析表达式。进行了参数研究,表明:应力系数以及衬砌和土体相对渗透系数对系统动力响应影响很大。另外,应力系数合理地确定了边界衬砌和孔隙水分别承担的内水压力值。