岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (S1): 403-418.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0556CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.0556
李培楠1,刘学1,戴泽余1,翟一欣2,张弛2, 寇晓勇2,范杰2,甄亮3,王长虹4
LI Pei-nan1, LIU Xue1, DAI Ze-yu1, ZHAI Yi-xin2, ZHANG Chi2, KOU Xiao-yong2, FAN Jie2, ZHEN Liang3, WANG Chang-hong4
摘要: 曲线顶管底幕法是一种新型的水下沉船打捞技术,因该工法采用了新型竖向小曲率半径顶管,其掘进过程中变深度理论顶推力的计算及对船体及周边的扰动情况还尚未明晰。在分析了管−土相互作用的基础上,通过简化管−土的剪切破坏作用,建立了更符合实际情况的管−土相互作用模型,推导了竖向曲线顶管的理论推力。并将该理论模型对应推力计算结果与现场实测数据以及前人既有理论公式进行对比,验证了推力计算模型的合理性及准确性。同时,建立精细化的曲线顶管底幕法水下沉船打捞有限元计算模型,将理论推力作为模拟输入参数代入数值分析,由此获得了在不同施工顺序下曲线顶管底幕法顶进过程中周边土层和沉船的扰动分布规律。研究结果表明:水下曲线顶管顶进时主要是机头后方的管节与土体相接触并发生摩擦,是顶推过程中贡献最大的阻力源。单侧施工与对称施工完成后会对土体产生−15~−16 cm的竖向扰动。但是对称施工引起的土体扰动更均匀对称,对沉船造成的扰动与偏转也更小。提出的水下曲线顶管底幕法推力计算模型与现场实测结果更加接近,研究成果可为水下曲线顶管底幕法的推力计算及精细化分析其施工扰动提供理论依据。
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