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摘要
为了明确地层空洞对浅埋隧道施工引起的地层应力和位移的影响,建立了含空洞地层浅埋圆形隧道围岩应力和位移解析模型,该模型既能考虑隧道开挖边界上的重力释放过程,又能考虑隧道与空洞的相互作用。采用复变函数法和Schwarz交替法对模型进行了理论求解,并将该模型解析解与有限元数值解进行了对比分析,两者吻合较好。基于所建立的解析模型,分析了应力释放系数、空洞位置及尺寸对地层应力和变形的影响规律。结果表明:随着应力释放系数和空洞尺寸的增大以及空洞与隧道间距的减小,空洞影响效应逐渐增大;空洞位于隧道拱顶时影响最为显著,空洞位于隧道斜上方时影响次之;空洞导致圆心连线两侧0°～5°范围内的隧道洞周环向应力减小,两侧5°～45°范围内的环向应力增大;空洞导致靠其一侧的隧道收缩变形增大,其中圆心连线位置上的隧道收缩变形增长最为显著;而地表最大差异沉降位于空洞正上方处。研究成果对含空洞地层浅埋隧道施工引起的围岩变形和应力预测具有重要的理论意义和应用价值。
- 出版日期2020
- 单位北京交通大学; 建筑工程学院
