浅埋隧道开挖扰动下含空洞地层位移响应解析

作     者：孙凡文 张顶立 方黄城 SUN Fanwen;ZHANG Dingli;FANG Huangcheng

作者机构：北京交通大学土木建筑工程学院城市地下工程教育部重点实验室北京100044 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2023年第54卷第3期

页      面：1109-1120页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51738002)。 

主　　题：浅埋隧道 非圆形孔洞 子域分解法 复变函数理论 Schwarz交替法 

摘      要：针对非圆形地层空洞问题,提出一种全新的基于几何边界拆分的子域分解方法。该方法将含空洞的浅埋隧道多连通区域以几何边界为单位分解成1个半无限域与若干个含孔洞的无限域,并结合Schwarz交替法建立适用于含非圆形空洞地层位移响应分析的一般性解析方法。通过与数值模拟的计算结果相对比,验证本文方法的精确性。最后,利用本文方法对含非圆形空洞地层的地表变形响应进行系统性参数分析。研究结果表明:(1)非圆形空洞对地表沉降的影响较圆形空洞更为显著,其主要因素来源于空洞的高跨比而非空洞形状本身,随着空洞高跨比的减小,空洞对地层沉降影响愈加明显。(2)在不同空洞姿态的工况中,椭圆形空洞长轴处于水平状态时对地表沉降的影响最为显著;(3)空洞与隧道之间的距离大于4倍洞径时,对地层沉降造成的影响可以忽略不计。