非均质黏土地基中平面应变隧道最小支护压力数值模拟

›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (S2): 418-421.

非均质黏土地基中平面应变隧道最小支护压力数值模拟

周维祥^{1, 2}，黄茂松^{1, 2}，吕玺琳^{1, 2}

1. 同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室，上海 200092；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092

收稿日期:2010-07-29 出版日期:2010-12-10 发布日期:2011-01-12
作者简介:周维祥，男，1986年生，硕士研究生，主要从事岩土工程方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(No. 50908171)；国家杰出青年基金资助项目(No. 50825803)；上海市优秀学科带头人计划资助项目 (No. 09XD1403900)。

Numerical simulation of minimal support pressure of plane strain tunnel in non-homogeneous clay

ZHOU Wei-xiang1, 2，HUANG Mao-song1, 2，LÜ Xi-lin1, 2

1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China

Received:2010-07-29 Online:2010-12-10 Published:2011-01-12

摘要/Abstract

摘要：

土体由于沉积而具有天然的非均质性，但关于非均质地基中隧道开挖面稳定性的研究却很稀少，在实际盾构隧道工程中均按均质地基对待。但这一简化并没有考虑非均质性对保持开挖面稳定所需最小支护压力的有利作用，以及对破坏模式的影响。故文中采用基于tresca准则的弹塑性有限元法来研究黏聚力随深度线性变化的纯黏土地基中平面应变隧道的开挖面稳定性，模拟了土体失稳渐进破坏的全过程。最终验证了无量纲化的有效性，得到了各种工况时保持土体稳定的最小支护压力值，并发现了黏聚力线性变化斜率对深埋隧道破坏模式的影响，可为理论分析和工程实践提供依据。

关键词: 平面应变隧道, 开挖面稳定, 非均质, 破坏模式, 数值模拟

Abstract:

soil is naturally non-homogeneous as the result of deposits, but the investigation is only a few about the face stability of tunnel which is excavated in non-homogeneous ground, so they was treated as homogeneous ground in actually geotechnical projects. the beneficial effect of non-homogeneous ground on the minimum support pressure which maintain the stability of the head face, and the impact of non-homogeneous ground on failure mode are not taken into account. So the elastoplastic finite element method based on Tresca criterion is used to study the stability of the plane strain tunnel face which is in pure clay ground with the condition that the cohesive force varies linearly along the depth. The whole progressive failure process of soil instability is simulated. Finally, the effectiveness of dimensionless is verified; the smallest support pressures in different conditions are obtained; and the effect of non-homogeneity on failure mode is found. So as to provide a deep understandings for theoretical analysis and project practices.

Key words: plane strain heading, face stability, non-homogeneity, failure mode, numerical simulation

中图分类号:

TU 443

周维祥，黄茂松，吕玺琳. 非均质黏土地基中平面应变隧道最小支护压力数值模拟[J]. , 2010, 31(S2): 418-421.

ZHOU Wei-xiang，HUANG Mao-song，Lü Xi-lin. Numerical simulation of minimal support pressure of plane strain tunnel in non-homogeneous clay[J]. , 2010, 31(S2): 418-421.

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