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现代隧道技术 2020, Vol. 57 Issue (6) :55-62    DOI:
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基于强度折减法的浅埋隧道掌子面三维主动稳定性上限解析
(1 湖南省高速公路集团有限公司,长沙 410004;2 西南交通大学,成都 610031;3 中南大学,长沙 410075)
Upper Bound Analysis of Three-Dimensional Active Stability of a Shallow Tunnel Face Based on the Strength Reduction Method
(1 Hunan Expressway Group Co. Ltd, Changsha 410004; 2 Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031; 3 Central South University,Changsha 410075)
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摘要 隧道掌子面常常易发生坍塌事故,为有效评估其主动稳定性,文章构建其三维多滑块破坏模型,开展了基于强度折减法的掌子面三维主动稳定性上限分析。结合极限分析上限法,构建了安全系数的目标函数,通过非线性优化程序得到其最优上限解。通过对比分析,验证了该方法的有效性;并分析了不同参数对安全系数和破坏模式的影响规律。研究表明:安全系数FS随粘聚力c、内摩擦角φ的增加而线性增加,随地面荷载ss及重度γ的增加而减小,随超负荷比C/D的增加而非线性减小。超负荷比C/D和内摩擦角φ对主动破坏模式影响显著,而粘聚力c、地面超载ss及重度γ则影响较小;当主动破坏区域不能延伸到地表时,超负荷比C/D和地面超载ss对计算结果无影响。
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作者相关文章
蒋武军 1 李得建 2
3 瞿拓宇 3
关键词:   
Abstract: Tunnel face is often prone to collapse accidents. In order to evaluate its active stability effectively, a three-dimensional (3D) multi-sliders failure mechanism of tunnel face is constructed. Then, the upper bound analysis of 3D active stability of a shallow tunnel face is carried out based on the strength reduction method. Combined with upper bound limit analysis method, the objective function of the safety factor is established, and optimal upper bound solution of the safety factor is obtained based on nonlinear optimization program. The effectiveness of this proposed method is proved by comparative analysis. Meanwhile, the effects of different parameters on the safety factor and failure modes are analyzed. Results show that the safety factor FS increases linearly with the increase of cohesion c and internal friction angle φ, but it decreases with the increase of ground surcharge σs and soil gravity density γ, and decreases nonlinearly with the increase of overload ratio C/D. The effects of overload ratio C/D and internal friction angle φ on the active failure modes are significant, while cohesion c, ground surcharge ss and soil gravity density γ are insignificant. When active failure zone of is not reaching to ground surface, overload ratio C/D and ground surcharge ss have no influence on the calculated results.
KeywordsShallow buried tunnel,   Stability of tunnel face,   Three-dimensional active stability,   Strength reduction method,   Upper bound limit analysis method,   Safety factor     
作者简介: 作者简介:蒋武军(1975-),男,博士,高级工程师,主要从事桥隧工程、岩土工程的无损检测及评估工作,E-mail: 201652@csu.edu.cn. 通讯作者:李得建(1990-),男,博士研究生,主要从事道路与铁道工程、极限分析方面的研究工作工作,E-mail: lidejian@csu.edu.cn.
引用本文:   
蒋武军 1 李得建 2, 3 瞿拓宇 3 .基于强度折减法的浅埋隧道掌子面三维主动稳定性上限解析[J]  现代隧道技术, 2020,V57(6): 55-62
JIANG Wujun1 LI Dejian2, 3 QU Tuoyu3 .Upper Bound Analysis of Three-Dimensional Active Stability of a Shallow Tunnel Face Based on the Strength Reduction Method[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2020,V57(6): 55-62
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2020/V57/I6/55
 
没有本文参考文献
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