有限区域盾构隧道土体位移解析计算

针对既有地下结构形成的有限区域,研究盾构隧道施工引起土体位移的解析计算方法.根据有限区域盾构隧道施工引起土体位移的分布特征,从有限区域土体位移分布基本特征出发,基于半无限空间盾构隧道土体位移解析解,通过引入广义土体损失和应力边界条件,推导得到一种可以计算有限区域盾构隧道土体位移的解析计算方法,并通过一则工程实例对该方法的有效性进行验证.计算结果表明,有限区域盾构隧道土体位移小于半无限空间盾构隧道土体位移,但两种情况下的土体位移分布形状基本相同.对于有限区域盾构隧道土体位移,和半无限空间解析解相比,本文解析计算方法得出的结果更接近工程实测数据,对计算有限区域盾构隧道土体位移问题更有效.     

镜像法在隧道施工土体位移计算中的应用

城市地下隧道的修建会引起隧道周围一定范围土体的位移,对土体位移进行较为准确的计算对于控制隧道周围土体位移量和减小过大土体位移对既有建筑物及管线带来的危害十分重要．本文根据地层损失的空间分布规律,应用镜像法原理,首次采用数值积分法,对隧道推进过程中由地层损失产生的位移场进行空间分析,得到隧道周围土体的位移场分布．计算表明,镜像法的计算结果与巴塞罗纳地下隧道、泰国Bangkok污水隧道的实测结果吻合良好．为计算隧道施工引起的土体位移提供了一种新的计算方法．     

盾构施工引起土体位移的空间计算方法

城市地下隧道的修建会引起隧道周围一定范围土体的位移，对土体位移进行较准确的计算对于控制隧道周围土体位移量和减小过大位移对已有建筑物及管线带来的危害十分重要．隧道周围土体的位移是由地层损失引起的，并且跟注浆量有很大关系．根据地层损失及注浆量的空间分布规律，应用镜像方法原理，采用数值积分方法，对隧道推进过程中由地层损失和注浆产生的位移进行空间分析，得到隧道周围土体的空间位移分布．计算结果与天津地铁施工过程的现场实测结果对比表明该方法有效可靠．     

盾构隧道施工土体塑性区解析法研究

为研究盾构隧道施工对周边土层的扰动情况,对施工现场原状土进行了6种不同应力路径的试验.该原状土屈服面存在明显的各向异性.采用解析法对不同荷载环境下盾构施工扰动塑性区的分布规律进行了研究.结果表明:原状土在不同应力路径下的力学特性明显不同,被动压缩路径下土体强度大于主动压缩路径下土体强度,加载应力路径下土体强度大于卸载应力路径下土体强度,而压缩应力路径下土体强度远大于拉伸应力路径下土体强度.隧道邻近区域环境荷载的大小和位置是影响盾构隧道施工塑性区分布形状和范围的重要因素.     

深埋马蹄形隧道开挖围岩应力与位移的复变函数解

利用复变函数解法中的柯西积分法,求解工程中常用的单心圆仰拱马蹄形隧道在弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解表达式。由于是深埋隧道,且埋深与孔径之比较大,故不考虑重力梯度影响,直接把重力作用化为无限远处作用有 P1、P2的外载;求解出马蹄形隧道孔洞在弹性半空间内任意一点处的应力值和位移值解析解表达式。结合典型断面,利用三维有限元分析软件M ADIS/G T S建立二维平面应变模型,对理论推导单心圆马蹄形隧道在弹性平面内的解析解公式进行验证。分析表明,有限元结果和解析解结果有较好的吻合性,证明了新方法的准确性,针对深埋马蹄形隧道开挖工程,可以快捷地评估围岩应力状态及位移变形。     

单值复变函数的图示法

本文讨论单值复变函数W=f(2)的图示法,将它写成 Ke~(iθ)=f(x iy)把θ当作参数,上列函数可用三维(x,iy,K)一集空间曲线来表示,这些空间曲线再分别用在坐标平面(x,iy),(K,x)及(K,iy)上的三个投影来表示。应用关系式 Ke~(i(θ π))=-Ke~(iθ)我们可将θ限制在区间0≤θ<π,但K值则可正可负。 用这种方法,W=sinz的图线呈现重要和有趣的特性:在x的任何周期节2π中,对于任意设定的θ值,平面K=C恒交空间曲线W=sinz于两点,而不论C是什么实数。 本文对复变数有理分式在θ=0情况下的图示,用二个例题说明,这方法对确定单回路的反馈系统的增益的稳定区间,具有算法简便,图示明显的优点。     

用计算复变函数法求解含圆孔板的应力场

采用保角映射技术将含有圆孔的外域变换为圆的内域,通过在边界配点来确定其边界条件,并应用弹性力学的复变函数理论及最小二乘法求解板内的应力场.为了比较本文方法的计算精度和计算效率,用Matlab语言编程并计算了含圆孔的有限板和无限板内的应力分布,结果表明用计算复变函数法求含孔板的应力场问题计算精度高,计算量小,具有应用的价值.     

盾构施工引起土体位移的数值模拟分析

盾构施工不可避免地对周围土体造成影响,其影响主要表现为引起土体的隆起和沉降。利用FLAC^3D模拟盾构隧道施工对周围土体位移的影响,并计算出竖向位移。考虑了盾构施工过程中的开挖未支护和支护后对土体位移的影响,对比了各施工阶段对土体位移的影响。分析了土体最大位移发生的部位。结果表明,开挖未支护的竖向位移一般表现为土体沉降,开挖支护后的竖向位移一般表现为隆起。土体沉降的最大竖向位移,一般发生在拱顶位置,土体隆起的最大竖向位移,一般发生在拱底位置。     

复变函数积分计算方法的探讨

在复变函数的分析理论中,复积分是研究解析函数的重要工具,解析函数的许多重要性质都要利用复积分来表述和证明的,因此,对复积分及其计算的研究显得尤为重要。文章对复变函数的积分计算方法进行了探讨,重点介绍了利用级数法、拉普拉斯变换法及对数留数与辐角原理进行复积分计算的方法。     

盾构任意衬砌变形边界条件下复变函数弹性解

在Verruijt基本解法的基础上,假定Sagaseta通用变形模式为隧洞周边边界条件,推导了任意衬砌变形边界条件下复变函数弹性解答.利用复变函数解决孔口问题的基本方法,采用Mobius共形映射变换,将带孔口半无限空间映射为复平面下圆环域,该域下解析函数以Laurent级数展开,根据Muskhelishvili解法和给定边界条件,求得应力场和位移场.在此基础上分析了各分量对竖向位移和水平位移的影响,结果表明:衬砌椭圆化变形对位移场的影响远大于衬砌竖向沉降对位移场的影响.     

复变函数积分的几种计算方法

复变函数积分是复变函数的重要内容。文章对复变函数积分的计算方法进行归纳,以典型例题加以说明。主要包括积分曲线的参数方程法、牛顿-莱布尼兹公式、柯西积分定理及公式、高阶导数公式、留数定理等计算方法。     

复变函数方法在热应力计算中的应用

对于无限弹性平面中二维填充介质椭圆孔,应用转轴方法,分析了稳态温度场条件下其表面的动态热应力分布问题,并得到了此问题的解析解．     

土体非线性对圆形隧道结构地震反应的影响

以圆形截面盾构隧道为模拟研究对象,利用快速拉格郎日分析的显式有限差分程序FLAC,分别讨论了土体为线性和非线性两种情况下,在不同刚度下隧道衬砌结构内力的变化规律.计算结果表明,土体弹性模量愈大,衬砌结构的内力愈小,且线性情况下衬砌结构的内力小于考虑土体非线性时衬砌结构的内力.     

公路隧道位移的定量计算

通过在有限元软件Autodesk Simulation中建立隧道与周围岩体的二维模型并设定初始条件和边界条件,分析得到位移的变化规律.仿真分析结果表明,隧道整体结构的变形位移在底板处产生最大值,即为0.214 689m;拱顶位移相对较小,其值为0.013 554 2m,两侧直墙部分位移方向均指向隧道内部,位移大小为0.003 261 9m.     

隧道开挖对邻近土体位移影响的数值分析

在城市修建地铁的过程中,隧道洞口开挖会不可避免地对隧道洞口周围的土体产生影响。采用有限差分软件FLAC3D来分析由于隧道开挖而引起的土体位移。在数值模型中,假设衬砌为线弹性材料;而土体则是由Mohr--Coulomb破坏准则控制的弹塑性材料。将采用有限差分软件计算得到的土体位移结果同采用解析法以及经验法得到的位移结果进行对比。并结合不同土层刚度以及衬砌刚度的情况,来分析以上两个因素对土体位移的影响。经过分析得到的结果表明：（1）通过有限差分软件计算得到的地表土体沉降曲线能够与采用解析法以及经验法得到的沉降曲线很好的吻合,但是采用数值方法得到的沉降曲线相对较宽并且较浅。（2）在上软下硬土层中,地表土体的最大沉降值将变大而沉降曲线将变窄;而在上硬下软土层中,地表土体的最大沉降值将变小而沉降曲线将变宽。（3）随着衬砌刚度的增大,土体的位移将会减小。     

地下连续墙施工周边土体水平应力和位移的解析解

将复变弹性理论应用于地下连续墙施工过程周边土体水平应力和位移求解。首先通过有限差分数值模型对比计算,讨论了将泥浆护壁作用下地下连续墙成槽开挖三维问题简化为平面应力问题求解周边土体水平应力和位移的可行性,在此基础上通过保角映射将矩形槽以外的无限区域映射到单位圆域,利用复变弹性理论推导了地下连续墙施工过程中周边土体水平应力和位移的求解公式。与数值解的对比验证了推导出解析解的精确性,并进行了参数学习,得出了槽面中心点最大水平位移的计算简式。最后将其应用于实例分析,验证了解析解的实用价值。     

基于广义反应位移法的过江盾构隧道纵向地震反应分析

为了解决在强震作用下大型盾构隧道纵向地震反应分析困难的问题,以武汉市三阳路过江盾构隧道工程为依托,构建了该盾构隧道二维非线性自由场地数值模型及盾构隧道整体纵向精细化梁-弹簧模型,研究了不同强度、不同频谱特性的地震动作用下盾构隧道沿纵向管环间的张开量.结果表明:不同工况下,盾构隧道相邻管环间张开量沿纵向走势呈现相似性,同一地震动作用下,张开量随着地震动强度的增加而呈非线性增长;地震动频谱特性对隧道纵向地震反应影响很大,环间张开量呈现高频减小,低频放大现象;在砂层与基岩面交界处,隧道环间张开量出现异常突变现象,在Darfield波、PGA=0.4工况下局部位置超过了一般防水措施允许的张开量最大值.计算结果为盾构隧道结构的纵向抗震设计提供了一定参考依据.     

复变函数法在磁选机磁场边值问题中的应用

阐述了复变函数法研究磁选机磁场分布的分析思路和方法;经过各种初等变换得到了简洁明了的干式强磁场对辊磁选机的磁场分布函数,计算结果表明,较好地揭示了该磁选机的磁场分布规律。     

土体加固范围对既有盾构隧道轨道的影响分析

为分析不同拱顶、拱底和不同横向土体加固范围对既有盾构隧道轨道及轨道高差的影响规律,运用Midas-gts有限元软件结合现场施工,并基于已有盾构隧道施工扰动范围的影响机理,对广州市某盾构隧道斜穿11号线工程进行研究。结果表明:既有轨道的沉降值曲线呈V型,轨道高差曲线呈W型;在一定范围内,相比其他土体加固,横向土体加固对控制既有隧道轨道和轨道高差效果显著,且当横向加固为1倍盾构直径时,既有隧道轨道和轨道高差的控制效果最明显;既有隧道轨道的最大沉降值与拱顶、拱顶+拱底以及横向加固范围呈对数线性关系,与拱底加固范围呈线性关系;盾构隧道扰动范围大致为距既有隧道两侧1倍盾构直径范围,故对盾构隧道两侧土体加固1倍盾构直径,防止隧道结构产生较大变形。     

侧向土体影响下盾构隧道引起上覆管线变形

目前盾构隧道开挖对邻近管线影响的理论研究一般基于Winkler地基模型和Pasternak地基模型,较少考虑精度更高的Kerr地基模型及管线侧向土体影响对管线变形的约束作用. 将管线简化成Euler-Bernoulli梁搁置在Kerr地基模型上,利用差分法得到盾构隧道引起上覆管线竖向位移半解析解,在此基础上进一步推导考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型差分解. 通过与已有工程案例和离心机数据对比,验证Kerr地基模型相比于其他地基模型的优越性,也验证了考虑管线侧向土体影响的Kerr地基模型计算结果更加符合实测数据. 参数分析表明, 随着隧道开挖地层损失率和土体弹性模量的增大,管线的竖向位移和弯矩均增大;随着管线与隧道夹角的增大,管线的竖向位移和弯矩均减小.