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Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用

陈俊生 徐承凯 高强

陈俊生, 徐承凯, 高强. Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(4): 408-414. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.006
引用本文: 陈俊生, 徐承凯, 高强. Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用[J]. 岩土工程技术, 2023, 37(4): 408-414. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.006
Chen Junsheng, Xu Chengkai, Gao Qiang. Application of Mindlin Solution in Calculation of Ground Settlement in Composite Stratum Shield Tunnel Construction[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(4): 408-414. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.006
Citation: Chen Junsheng, Xu Chengkai, Gao Qiang. Application of Mindlin Solution in Calculation of Ground Settlement in Composite Stratum Shield Tunnel Construction[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2023, 37(4): 408-414. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.006

Mindlin解在复合地层盾构隧道施工地表沉降计算中的应用

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.04.006
基金项目: 广东省基础与应用基础研究基金项目(2020A1515010713)
详细信息
    作者简介:

    陈俊生,男,1979年生,汉族,广东广州人,博士,副教授,主要从事岩土工程和地下结构方面的教学和科研工作。E-mail:jschen@scut.edu.cn

  • 中图分类号: TU 433

Application of Mindlin Solution in Calculation of Ground Settlement in Composite Stratum Shield Tunnel Construction

  • 摘要: 在我国华南、东南及华北沿海地区隧道工程中,隧道围岩常为“上软下硬”的复合地层,即洞身上部是软弱的土层、下部为强度很高的硬岩地层,在该类地层中进行盾构施工引起的地面沉降问题目前还鲜见研究报道。针对此现状,延续采用Mindlin解求解地表沉降的思路,为了克服扩展Mindlin解面对非均匀地层时的局限性,引入层面状态向量,利用积分变换和矩阵推导解决了位移与应力在不同层面之间的传递问题,建立了适用于复合地层的扩展Mindlin解。对比了Mindlin解及扩展Mindlin解对复合地层中盾构隧道地表沉降问题的适应性,并与背景工程监测数据对比。推导过程表明,运用Mindlin解或扩展Mindlin解来求解地表沉降都面临困境,需要进行一定的简化。而工程监测数据则表明,采用Mindlin解计算结果偏大,可作为工程设计的参考;扩展Mindlin解计算地表沉降的方法有一定的准确性。

     

  • 图  1  盾构施工力学模型

    图  2  水平力作用下Mindlin计算简图

    图  3  附加推力积分示意图

    图  4  某夹层受力情况

    图  5  科研段内监测点布置情况

    图  6  A2—A2断面沉降情况

    图  7  A3—A3断面沉降情况

    图  8  A4—A4断面沉降情况

    图  9  A2—A4断面地表三维沉降图

    表  1  背景工程相关土层参数

    参数类型变形模量/
    MPa
    泊松比摩擦角/
    (°)
    黏聚力/
    kPa
    粉质黏土层150.311.32
    中等风化花岗岩岩层3000.2545100
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    表  2  科研段内不同监测断面盾构软土层厚度占比

    断面名称A1-A1A2-A2A3-A3A4-A4A5-A5A6-A6
    软土层厚度占比1/62/63/64/65/65/6
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-27
  • 修回日期:  2022-07-26
  • 录用日期:  2022-12-09
  • 刊出日期:  2023-08-08

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