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土压平衡式盾构周围的土压力分析
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【建筑工程类毕业论文】摘 要 以上海市轨道交通6号线滨州路站—成山路站土压平衡式盾构隧道为实例,利用岩土工程专用软件FLAC3D进行了盾构法隧道开挖中盾构正面、侧面和下部土体中土压力的计算机模拟计算;详细计算了在盾构逐步推进过程中土压力的动态变化情况。计算结果与实测结果比较吻合,表明建模过程和计算方法是正确合理的。
关键词 城市轨道交通,盾构隧道,土压力,模拟计算
与模拟试验、工程实际监测相比,利用计算机对实际工程进行力学预测既节约时间,又节省费用。所以,有限元、有限差分等数值计算方法已在工程技术领域占有重要地位,在岩土工程领域已出现多个优秀的计算软件。在现场的实际监测过程中,只能监测盾构周围土体中有限几个点的水平土压力,测点以外的土压力是未知的,况且在土体中的任意一点都有六个应力分量,即σx,σy,σz,τxy,τyz,τxz;但在实际监测过程中,由于技术手段的限制,不可能把一点的应力状态完全监测清楚。例如,在盾构正下方的土压力,无法用现有的方法监测出来,因为盾构正下方的土体中无法埋设传感器。在这种情况下,对不能计测的某点水平土压力,可通过数值模拟计算的方法,把这些盲点处的土压力计算出来。因此,有必要对盾构掘进过程中盾构周围所有点的土压力或应力的变化情况进行数值模拟,以便搞清楚盾构周围所有点处的应力分布情况。
1 应力场的数值计算
本文的计算以上海市轨道交通6号线滨州路站—成山路站盾构隧道为实例。为了检验计算的可靠性,还进行了实际监测。在计算中采用FLAC3D软件对区间的盾构隧道施工过程进行模拟计算,模拟盾构在连续掘进的过程中盾构周围土压力的变化情况,并把计算结果与实测数据进行了比较。FLAC3D软件是美国Itasca公司开发的三维有限差分程序,采用显式有限差分格式来求解场的控制微分方程,并应用了混合单元离散模型,可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形;尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析,该程序能较好地模拟地层材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为,在岩土工程特别是地下工程与隧道的模拟计算中得
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