| 考虑渗流效应的深埋海底隧道围岩与衬砌结构应力场研究 |
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| 引用本文： | 金波,胡明,方棋洪. 考虑渗流效应的深埋海底隧道围岩与衬砌结构应力场研究[J]. 力学学报, 2022, 54(5): 1322-1330. DOI: 10.6052/0459-1879-21-670 |
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| 作者姓名： | 金波 胡明 方棋洪 |
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| 作者单位： | *.湖南大学土木工程学院, 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室, 长沙 410082 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目（11772122）； |
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| 摘 要： | 深埋海底隧道经常处于高水压工况,地下水渗流对隧道围岩及衬砌结构安全性有较大影响.本文提出了一种含衬砌深埋海底隧道力学模型,研究了海底隧道服役阶段地下水渗流对围岩及衬砌结构稳定性的影响机理.应用保角映射方法将包含海水与围岩弹性区的半无限域映射成圆环域,根据渗流边界条件建立了各界面间极坐标下的渗流方程,得到了海底隧道渗流场解析解.将渗流场以体积力形式作用到应力场中,根据应力边界条件建立了应力平衡方程,基于考虑中间主应力影响的Drucker-Prager （D-P）准则,得到了渗流效应影响下围岩与衬砌结构的弹塑性解析解.以深圳妈湾跨海通道工程为例,将解析解与有限元数值解进行了对比,验证了本文理论解的准确性,研究了渗流效应对隧道围岩与衬砌结构应力场的影响规律.最后，分析了海水深度与内水水头对塑性区半径的影响.研究结果表明:渗流效应对围岩与衬砌结构中的环向应力影响显著,径向应力随ρ增大呈非线性增长;随着海水加深,隧道承受水压不断加大,围岩塑性区范围显著增大;增加内水水头可以有效限制围岩塑性区发展,初始阶段限制效果明显,后续增加内水水头限制效果逐渐减弱.
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| 关 键 词： | 深埋海底隧道 渗流效应 保角映射 Drucker-Prager准则 弹塑性解析解 |
| 收稿时间： | 2021-12-16 |
RESEARCH ON STRESS FIELD OF SURROUNDING ROCK AND LINING STRUCTURE OF DEEP-BURIED SUBSEA TUNNEL CONSIDERING SEEPAGE EFFECT |
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| Jin Bo,Hu Ming,Fang Qihong. RESEARCH ON STRESS FIELD OF SURROUNDING ROCK AND LINING STRUCTURE OF DEEP-BURIED SUBSEA TUNNEL CONSIDERING SEEPAGE EFFECT[J]. chinese journal of theoretical and applied mechanics, 2022, 54(5): 1322-1330. DOI: 10.6052/0459-1879-21-670 |
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| Authors: | Jin Bo Hu Ming Fang Qihong |
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| Affiliation: | *.Key Laboratory for Damage Diagnosis of Engineering Structures of Hunan Province, College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China?.Hunan Huda Construction Supervision Co., Ltd., Changsha 410082, China**.College of Mechanical and Vehicle Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China |
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