高填明洞土壓力卸載模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究.pdf

1、明洞作為采用明挖法修筑的隧道結(jié)構(gòu)的一種，在由山、原、川三大地貌類型構(gòu)成主體的黃土高原被廣泛使用。交通的迅速發(fā)展促進(jìn)了城市化進(jìn)程的加快，也使得城市用地日趨緊張，削山造地、深溝回填成為了創(chuàng)造城市用地的一大主要途徑。因而，針對(duì)于明洞回填的工程也逐漸增多，回填高度也逐漸增大，而由于多數(shù)明洞設(shè)計(jì)之初大都未考慮明洞上方高回填情況，不斷增大的明洞回填土壓力成為了影響明洞正常安全使用的重要不利因素之一。高填方明洞土壓力問題屬于高填結(jié)構(gòu)物土壓力問題范疇，

2、而目前對(duì)于高填結(jié)構(gòu)物土壓力的研究則主要集中在涵洞（管方面，對(duì)于高填明洞研究較少?；靥钸^程中不斷增大的土壓力將對(duì)明洞結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生極其不利的影響，導(dǎo)致明洞結(jié)構(gòu)病害的產(chǎn)生。
　　基于以上問題的出現(xiàn)，本文圍繞明洞回填過程中采取何種措施達(dá)到減小明洞所受土壓力及確定卸載后明洞頂土壓力兩方面問題開展了研究。首先，根據(jù)不同卸載設(shè)置條件下的的室內(nèi)模型試驗(yàn)，得到回填過程中明洞土壓力變化規(guī)律；然后，建立有限元分析模型，對(duì)影響卸載作用下明洞土壓力影響因素

3、進(jìn)行了探究；最后，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果，依據(jù)巖土力學(xué)理論，對(duì)加筋卸載作用下的明洞頂土壓力進(jìn)行了理論計(jì)算公式推導(dǎo)。主要結(jié)論如下：
　?。?）通過對(duì)不同卸載設(shè)置條件下的高填明洞土壓力模型試驗(yàn)的土壓力、土體沉降實(shí)測(cè)得到：無(wú)論設(shè)置卸載措施與否，明洞回填過程中，洞頂、洞腳土壓力隨填土高度都呈非線性變化；減小明洞內(nèi)外土柱沉降差絕對(duì)值而有利于明洞頂土壓力的減小，且設(shè)置方式不同，卸載效率不同；在設(shè)置低壓實(shí)度孔的條件下，土工格柵的鋪設(shè)有利于

4、進(jìn)一步減小明洞洞頂土壓力，但由于格柵變形空間有限，多層減載效果不明顯；增大明洞兩側(cè)填土壓縮模量對(duì)提高低壓實(shí)土和土工格柵組合卸載措施的卸載率有積極作用；填土高度不大時(shí)，明洞頂土壓力可近似采用土柱法γH計(jì)算，填土高度增大，土柱法不再適用。
　?。?）建立有限元分析模型，分析結(jié)果表明：明洞回填過程中，明洞頂產(chǎn)生土拱效應(yīng)有利于明洞頂土壓力的減??；各因素分析中，低壓實(shí)度孔的設(shè)置對(duì)于減小明洞內(nèi)外土柱沉降差絕對(duì)值影響最大，因而對(duì)明洞頂土壓力大小