复变函数法分析盾构隧道开挖引起的土体位移和衬砌变形

摘要：

盾构隧道开挖引起的地层变形历来是人们所关注的重要课题.目前,既有成果较少考虑隧道衬砌与土体相互作用所带来的影响,尤其是较少针对衬砌变形进行分析,就此基于隧道椭圆化变形边界条件,提出了考虑衬砌与土体两种不同介质相互作用下的地层位移和衬砌变形复变函数解答.在该方法中,隧道埋深只影响共形映射后圆环域的环壁厚度,而解析区域依然保持圆形,具有不会对函数解析产生影响的优势;此外,该法经共形映射后保证了边界连续性,避免了既有应力函数法为保证隧道扰动土体无穷远处位移为零,而对解析解进行修正所导致物理意义不明确的缺陷.通过实例分析,得到了隧道开挖引起的地表沉降,并与实测数据进行了对比验证;通过参数分析,获取了扰动地层和隧道衬砌变形的影响规律.结果表明:复变函数解答得到的土体位移曲线与实测值吻合较好,且地表最大沉降值更接近于实测值;隧道的埋深和半径对土体位移和衬砌变形均有较大影响,衬砌厚度对其影响虽然较小,但仍不可忽略;衬砌径向位移曲线呈仰卧的鸭蛋形,关于90°/270°轴对称,拱顶和拱底被压扁,拱顶压缩量明显大于拱底,左、右两侧压缩量小于上、下两侧,表现为收缩之后又被压扁向左、右两侧突出,且随着埋深的增大,衬砌整体上浮;衬砌环向位移曲线呈侧立的苹果形,关于0°/180°轴对称,且在90°和270°处取值为零,随着隧道埋深的增大,环向位移绝对值增大.

关键词：盾构隧道、复变函数、椭圆化变形、土体位移、衬砌变形

所属期刊栏目：39

分类号：TU43;U45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目41772331;上海自然科学基金项目15ZR1429400;国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室课题2015k005;建筑安全与环境国家重点实验室课题BSBE2015-01

在线出版日期：2017-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1626-1635