功互换定理研究土质隧道开挖引起的地面沉降

摘要：

介绍基于功互换定理计算土质隧道开挖引起地面沉降的弹塑性方法。首先构建浅埋圆形隧道两组具有独立受力状态的计算模型，并分别给出两组弹性和弹塑性状态下应力、应变和位移解析，然后利用由虚功原理推导的弹塑性Maxwell-Betti功互换定理建立该隧道开挖引起地层损失率VL的解析表达式，最后将其引入Peck公式即可得到相应地面沉降的表达式。将该方法与Sagaseta法等4种方法对某土质隧道理想化模型进行地面沉降预测的比较分析，及在4个隧道工程实例的应用发现：其与Sagaseta等其他方法一样可应用于预测隧道开挖引起的地面沉降；考虑围岩塑性变形的地面沉降结果比基于弹性分析的Sagaseta法和Verrijt-Booker法偏大；该方法计算结果更接近实际监测沉降值。分析表明：该方法能较好反映开挖围岩弹塑性变形对地面沉降的影响，并在工程应用上具有一定的合理性和可靠性，尤其适用于围岩土质较硬且分布均匀的浅埋隧道。

关键词：土质隧道、地面沉降、弹塑性功互换定理、地层损失率

分类号：U451(隧道工程)

资助基金：国家公益性行业科研专项;陕西省黄土力学与工程重点实验室重点科研项目;国家自然科学基金;中国博士后科学基金

在线出版日期：2015-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：103-111