弱抗力地层盾构隧道结构失稳破坏机理及稳定性分析模型研究

基本信息
批准号:51808461
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:张艳阳
学科分类:
依托单位:西南交通大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘怡,郭瑞,曹凇宇,胡雄玉,谢宏明,梁敏飞,王乾屾,梁坤,李策
关键词:
盾构隧道失稳破坏稳定性分析模型弱抗力地层管片衬砌结构
结项摘要

Due to the safe, environment-friendly and quick construction reasons, shield-driven tunnels have been widely applied in the urban rail transit network. In the past decades, a large amount of shield tunnels have been constructed and used. During the long-time service period, instability failure has been found in several shield tunnels, especially in the weak resistance strata. With the increment of service period, the micro-cracks existing in the segments (due to manufacture problem) are enlarged and propagated. The micro-crack propagation leads to the occurrence of macro-cracks in the reinforced concrete segments and segmental joints. With the macro-crack propagation, local instability failure happens in the segmental linings, which easily leads to the instability failure of the whole tunnel structure. In this research, literature review, theoretical analysis, model test and numerical analysis are carried out to establish a stability analysis numerical model for the segment linings in shield tunnels taken into account the stratum-structure interaction based on the damage revolution plasticity theory. Based on the proposed stability analysis model and the instability failure model test, a comprehensive study is carried out to investigate the stability revolution during elastic working stage, damage working stage and instability failure stage, to understand the instability reasons and thresholds, and to reveal the instability failure mechanism of the shield tunnel structure. The research findings are useful and applicable to control and optimize the tunnel structure stability, and will guarantee the operation safety of the shield tunnel during its design life-time.

由于盾构隧道具有安全性高、对环境扰动小以及掘进速度快等特点早已成为城市轨道交通网建设的首要选择。随着大量盾构隧道的建成使用,其长期的稳定性问题逐渐凸显出来。尤其是在具有触变性的弱抗力地层中,管片衬砌自身存在的微小裂缝随着运营时间增加而发生损伤演化,继而引发管片局部开裂,进而导致整体结构的失稳垮塌。本项研究拟采用资料调研、理论分析、室内试验与数值模拟相结合的方法,考虑地层与隧道结构相互作用,建立了盾构隧道管片衬砌结构基于塑性损伤理论的稳定性分析模型,针对弱抗力地层盾构隧道展开系统性的稳定性分析,探明承载状态下盾构隧道管片衬砌结构从弹性工作阶段、带裂缝损伤工作阶段至失稳破坏发展过程中稳定性态演变过程,揭示结构稳定性态变异的致因和阈值,揭示盾构隧道结构失稳破坏机理。并基于此,提出盾构隧道结构稳定性控制方法和指标,以保障盾构隧道在设计基准期内的营运安全。

项目摘要

盾构隧道具有安全性高和高掘进速度快等特点早已成为城市轨道交通网建设的首要选择。随着大量盾构隧道的建成使用,其长期的稳定性问题逐渐凸显出来。尤其是在具有触变性的弱抗力地层中,管片衬砌自身存在的微小裂缝随着运营时间增加而发生损伤演化,引发管片局部开裂,进而导致整体结构的失稳垮塌。本研究采用资料调研、理论分析、室内试验与数值模拟相结合的方法,考虑地层与隧道结构相互作用,建立了盾构隧道管片衬砌结构基于塑性损伤理论的稳定性分析模型,针对若抗力地层条件盾构隧道展开系统性的稳定性分析,探明承载状态下盾构隧道管片衬砌结构从弹性工作阶段、带裂缝损伤工作阶段至失稳破坏发展过程中稳定性态演变过程,揭示引起结构稳定性态变异的致因和阈值,揭示盾构隧道管片衬砌结构体系失稳破坏机理。并基于此,提出盾构隧道结构稳定性控制方法和指标,以保障盾构隧道在设计基准期内的营运安全。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
5

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018

张艳阳的其他基金

批准号:11774336
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11374294
批准年份:2013
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:11204294
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

高水压断层破碎带地层盾构隧道开挖面失稳破坏机理研究

批准号:51908371
批准年份:2019
负责人:韩凯航
学科分类:E0806
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

富水复合地层盾构隧道开挖面渐进性失稳破坏机理

批准号:51709160
批准年份:2017
负责人:宋曙光
学科分类:E0905
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

富水软土地层隧道开挖失稳破坏机理与三维稳定性上限分析

批准号:51508283
批准年份:2015
负责人:宋春霞
学科分类:E0807
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

大直径泥水盾构砂地层开挖面被动破坏模型试验及机理分析

批准号:51408191
批准年份:2014
负责人:闵凡路
学科分类:E0806
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目