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超大直径曲线盾构隧道土拱效应的离散元模拟
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作者 黄澳 范杰 张孟喜 《公路交通科技》 北大核心 2026年第1期201-209,共9页
【目标】针对超大直径曲线盾构隧道掘进过程中因非对称地层损失引起的复杂应力传递机制开展研究,旨在揭示曲线隧道上方土拱效应的形成规律、内外边界特征及其不对称性,并量化其对隧道周围土体应力与位移分布的影响。【方法】基于离散元... 【目标】针对超大直径曲线盾构隧道掘进过程中因非对称地层损失引起的复杂应力传递机制开展研究,旨在揭示曲线隧道上方土拱效应的形成规律、内外边界特征及其不对称性,并量化其对隧道周围土体应力与位移分布的影响。【方法】基于离散元方法,通过控制盾尾间隙与曲线内侧超挖间隙实现不同非对称地层损失率的模拟,从而模拟开挖诱发的土体扰动,并与现场实测地表沉降进行对比,验证了该模型的可靠性;基于此模型,研究了超大直径盾构曲线掘进时隧道周围的土拱效应及其内、外边界的判定,进而证明了曲线盾构隧道开挖引起的土拱具有不对称性,并进一步分析了其对隧道的影响。【结果】随着地层损失率增加,隧道上方松动区范围扩大,扰动呈典型倒三角形分布,松动区上方形成应力重新分配的土拱区。将切向应力拐点和切向应力恢复到初始切向应力90%两点所在位置作为土拱内、外边界,可将隧道上方土体由下至上分为3个区域:松动区—土拱区—稳定区。与直线隧道产生的对称土拱不同,曲线隧道超挖导致非对称地层损失增大,并且最大主应力方向更多地改变,从而形成了非对称的拱形应力传递轨迹,即非对称土拱,且非对称土拱使得径向应力下降幅度更大。【结论】研究结果为曲线盾构隧道衬砌受力评估、支护设计及施工控制提供了可靠的数值依据与理论参考。 展开更多
关键词 隧道工程 土拱效应 离散元 曲线盾构隧道 非对称地层损失
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韶关市六合村滑坡成因分析及土拱效应下抗滑桩桩间距的确定
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作者 郑兴 罗显新 +1 位作者 王志 宋允 《科学技术创新》 2026年第4期119-122,共4页
本文从韶关市滑坡体的地质背景出发,对滑坡成因及其稳定性进行了分析,通过对坡体剩余下滑力的计算,在考虑土拱效应的前提下进行模型的建立及定量计算,最终从水平及竖直两个方向进行受力分析,确定该滑坡治理中抗滑桩的设计间距,对治理工... 本文从韶关市滑坡体的地质背景出发,对滑坡成因及其稳定性进行了分析,通过对坡体剩余下滑力的计算,在考虑土拱效应的前提下进行模型的建立及定量计算,最终从水平及竖直两个方向进行受力分析,确定该滑坡治理中抗滑桩的设计间距,对治理工程施工图设计进行优化,以达到资金节约效果。 展开更多
关键词 滑坡 土拱效应 抗滑桩 六合村
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考虑主应力偏转的桩承式路堤土拱效应分析 被引量:2
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作者 张玲 林炜 +1 位作者 周帅 周杰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期1064-1073,共10页
土拱效应是桩承式路堤荷载传递的主要机理之一。基于Terzaghi土柱土拱模型,考虑小主应力偏转对桩承式路堤土拱效应的影响,假定应力偏转角随土拱高度的增加呈线性变化,且小主应力线轨迹为圆弧形,引入小主应力形状系数来表征同一深度处桩... 土拱效应是桩承式路堤荷载传递的主要机理之一。基于Terzaghi土柱土拱模型,考虑小主应力偏转对桩承式路堤土拱效应的影响,假定应力偏转角随土拱高度的增加呈线性变化,且小主应力线轨迹为圆弧形,引入小主应力形状系数来表征同一深度处桩间土平均竖向应力与滑移面竖向应力的关系;然后通过分析等沉面以下桩间土上方路堤填土单元体,建立竖向应力平衡方程,同时利用Winkler地基模型表征桩间土和桩,建立等沉面至桩底的桩-土位移协调方程,解得随桩土差异沉降变化的桩承式路堤土拱高度,以及随土拱高度变化的桩土应力比;最后,结合2个实际工程案例,对比本文方法计算值、实测值以及其他已有理论方法计算值,验证本文方法的合理性。在此基础上,分析路堤高度、桩土刚度比、桩间净距等参数变化时主应力偏转对桩土应力比的影响。研究结果表明:本文方法考虑了主应力偏转,优化了滑移面应力分布;与传统Terzaghi法相比,本文方法土拱高度能随剪应力动态调整;桩土应力比与Terzaghi法趋势一致,但数值更低;桩土应力比和土拱高度随桩土刚度比和路堤高度的增加而增大,桩土应力比随桩间净距的增大而减小,而土拱高度随桩间净距的增加而增大;3个影响因素中,桩间净距对桩土应力比和土拱高度的影响最为显著,路堤填土高度的影响则相对较小。 展开更多
关键词 桩承式路堤 土拱效应 主应力偏转 桩土应力比 土拱高度 桩土刚度比
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既有-新建并排组合桩板墙嵌固段桩前被动土拱效应研究
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作者 马学宁 王乐 +2 位作者 白帆 刘晨阳 藏魏通 《岩土力学》 北大核心 2025年第12期3899-3912,共14页
以中兰客专引入兰州枢纽工程的组合桩板墙为研究对象,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对既有-新建并排组合桩板墙嵌固段桩前被动土拱效应进行系统研究。通过现场监测获取新桩桩身变形、弯矩及桩前接触土压力等关键参数,并建立三维... 以中兰客专引入兰州枢纽工程的组合桩板墙为研究对象,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对既有-新建并排组合桩板墙嵌固段桩前被动土拱效应进行系统研究。通过现场监测获取新桩桩身变形、弯矩及桩前接触土压力等关键参数,并建立三维有限元模型进行对比验证。基于数值模拟结果,深入分析了组合桩板墙桩前被动土拱的形成机制、演化规律、几何特征及空间形态。研究表明:既有桩和新桩的桩前接触土压力呈上大下小的抛物线分布,在帮填路堤和列车荷载作用下,既有桩桩前接触土压力增量小于新桩;随新增荷载的增加,两桩桩身位移增大,与桩间土体产生显著位移差,导致桩间土体主应力方向偏转,在既有桩和新桩间形成桩前被动土拱;被动土拱演化过程分为以下几个阶段:既有路堤荷载作用下,既有桩前形成稳定土拱;新桩桩孔开挖应力释放范围有限,既有桩前土拱仍存在;随新增荷载的增大,新桩和既有桩桩前土体应力出现重合区,导致应力重分布;既有桩前原有土拱消失,在新桩与既有桩间逐渐重构形成新的被动土拱。路堤帮宽前后,随荷载的增加,被动土拱厚度基本恒定,但矢跨比逐渐增大;相同工况下,土拱厚度和矢跨比随埋深增加而减小。研究成果可为新型组合桩板墙的设计与施工提供参考。 展开更多
关键词 路堤帮宽 既有-新建 并排组合桩板墙 被动土拱重构 土拱几何形态
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被动活动门试验中的土拱效应演化规律
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作者 芮瑞 LIN A H +1 位作者 杨俊超 杨硕 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1657-1666,共10页
土拱效应广泛存在于岩土工程中,通常采用活动门试验进行研究。传统的活动门试验较少关注隧道抗浮、锚板拉拔等被动活动门的工况。有鉴于此,研发了伺服升降的阵列式活动门试验装置,采用密实砂土作为填料开展了平面应变被动活动门试验,采... 土拱效应广泛存在于岩土工程中,通常采用活动门试验进行研究。传统的活动门试验较少关注隧道抗浮、锚板拉拔等被动活动门的工况。有鉴于此,研发了伺服升降的阵列式活动门试验装置,采用密实砂土作为填料开展了平面应变被动活动门试验,采集了活动门上升过程中的全阵列竖向荷载变化以及断面位移,得到了被动土拱效应演化的荷载−位移反应曲线。试验结果表明:随着填料高度增加,荷载重分布更加明显,最大土拱率、极限土拱率及对应的归一化位移量均增大。断面位移与滑移面呈喇叭口形向填料表面发展,剪应变集中分布在活动门两侧形成显著的弧形滑移面,滑移面底部与竖直方向夹角接近于0º,并随路堤高程增加而增大。当填土高度较高时,随着活动门上升量的增加,外侧滑移面的内部发展出新的滑移面。依据实测得到的剪切带与垂直方向的夹角,得到了修正的极限平衡法计算公式,计算出的最大土拱率与试验结果较为相符。 展开更多
关键词 活动门试验 隧道抗浮 土拱效应 剪切带 土拱
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考虑拱脚下沉的桩承式路堤土拱效应弹簧活动门试验 被引量:1
6
作者 张玲 周杰 +2 位作者 周帅 邓孟超 赵明华 《中国公路学报》 北大核心 2025年第2期114-122,共9页
土拱效应是桩承式路堤荷载传递的主要机理之一。摩擦刚性桩、水泥土桩、碎石桩等桩体复合地基支承的路堤,在路堤荷载和车辆局部荷载作用下,桩顶会产生沉降,其对路堤土拱效应的影响不容忽视。而传统活动门试验研究土拱效应时,拱脚固定,... 土拱效应是桩承式路堤荷载传递的主要机理之一。摩擦刚性桩、水泥土桩、碎石桩等桩体复合地基支承的路堤,在路堤荷载和车辆局部荷载作用下,桩顶会产生沉降,其对路堤土拱效应的影响不容忽视。而传统活动门试验研究土拱效应时,拱脚固定,无法考虑桩顶沉降(拱脚下沉)对路堤土拱形态和荷载传递的影响。为此,设计了一种拱脚可下沉的多跨弹簧活动门试验装置,通过局部面荷载模拟车辆荷载,并采用不同刚度的弹簧支撑活动块,用于模拟桩和桩间土,开展了15组弹簧活动门正交试验和1组活动门固定的参照试验。在填土自重和局部荷载作用施加后,分别通过土压力盒和激光位移计监测土拱影响区域内的土压力以及拱脚和活动门的位移,并基于DIC数字影像技术重现了土拱形态的演化过程。试验结果表明:拱脚下沉对土拱效应存在削弱作用。在不同加载阶段,削弱作用呈现出明显差异,且活动门刚度愈大,削弱作用愈明显。此外,填土自重荷载下,拱脚下沉时土拱高度降低,有利于抑制填土内部沉降差向上发展,但土拱影响宽度增加,使土拱形态从陡拱演化为坦拱。局部荷载施加后,拱脚下沉时中跨土拱稳定性降低,促使荷载向相邻跨传递,从而调动相邻跨的土拱的发展,以共同承担局部荷载作用。 展开更多
关键词 路基工程 桩承式路堤 弹簧活动门 土拱效应 拱脚下沉 局部荷载
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高填减载明洞土拱形态及衬砌结构力学性能研究
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作者 姚泽文 李盛 +3 位作者 马莉 尤著刚 余云燕 班学锋 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期339-346,共8页
高填减载明洞的减载机理是通过增大回填土内部的沉降差使土体中产生土拱效应从而降低明洞上方土压力,以此减小衬砌结构的受力。高填减载明洞的减载效果取决于土拱效应的强弱,然而,土拱效应强弱与土拱形态有何关系尚不明确,为了优化明洞... 高填减载明洞的减载机理是通过增大回填土内部的沉降差使土体中产生土拱效应从而降低明洞上方土压力,以此减小衬砌结构的受力。高填减载明洞的减载效果取决于土拱效应的强弱,然而,土拱效应强弱与土拱形态有何关系尚不明确,为了优化明洞设计,提高衬砌结构安全性,需明确土拱形态对土拱效应的影响。因此,基于有限差分软件FLAC3D,以槽宽比和边坡角度为变量,研究应用EPS(expanded polystyrene)板+混凝土柱减载的高填方明洞回填土土压力、回填土的土拱形态以及衬砌结构受力,从土拱形态角度分析槽宽比和边坡角度对高填减载明洞土压力、衬砌结构受力的影响。结果表明:①明洞拱顶和仰拱外侧受压,明洞外侧受拉受压交界点出现在拱腰处,衬砌结构边墙与拱腰连接处弯矩最大;②减小槽宽比或增大边坡角度,会使土拱效应越显著,减载效果越好,衬砌结构所受轴力越小,衬砌结构更安全;③土拱效应强弱是由土拱厚度和明洞上方土拱区域面积决定的,土拱厚度越大、明洞上方土拱区域面积越大,减载效果越好,与土拱位置和土拱区域总面积无关。实际工程中,应通过控制土拱的厚度和明洞上方土拱区域的面积来优化结构受力。 展开更多
关键词 高填减载明洞 槽宽比 边坡角度 土拱形态 土拱厚度
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考虑土拱效应的渗流作用下砂漏型岩溶塌陷机理 被引量:1
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作者 高旭 吴诗 +2 位作者 晏鄂川 熊启华 陈诺 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期164-172,共9页
渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和P... 渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和PFC(particle flow code)-CFD(computational fluid dynamics)耦合数值试验探索塌陷破坏的宏细观力学机理,并构建渗流作用下漏砂启动的土拱极限平衡力学评价模型。结果表明:(1)物理模型试验和数值模型试验得到的陆家街塌陷临界水位差分别为7.2 m和8.0 m,误差约10%,漏砂启动后砂层底部孔隙水压力骤降,地表沉降增加;(2)在到达临界水位差之前,岩溶开口处砂层流速增大而孔隙水压力减小,土拱水平应力、竖向应力以及侧压力系数增大,且水力梯度增大速率明显大于侧压力系数;(3)所构建的渗流作用下土拱极限平衡模型表明,随着水位差增加,土拱中致塌力和抗塌力都在增加,但致塌力增大更明显。研究结果对提高砂漏型岩溶塌陷防灾监测水平具有重要意义。 展开更多
关键词 二元结构覆盖层 砂漏型岩溶塌陷 渗流作用 临界水位差 土拱效应
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斜坡自重应力条件下的土拱效应与变形规律研究 被引量:1
9
作者 芮瑞 方涵喆 +4 位作者 胡向东 伊坤 刘吉 贺世开 崔程煜 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期146-156,共11页
采用阵列式活动门装置开展了偏压(斜坡)条件下的活动门试验,通过粒子图像测速技术得到了填料断面全场位移与剪应变,并通过载荷计准确测得了活动门与周边固定部分随活动门下沉过程的竖向荷载变化。采用离散元(DEM)数值模拟探讨了活动门... 采用阵列式活动门装置开展了偏压(斜坡)条件下的活动门试验,通过粒子图像测速技术得到了填料断面全场位移与剪应变,并通过载荷计准确测得了活动门与周边固定部分随活动门下沉过程的竖向荷载变化。采用离散元(DEM)数值模拟探讨了活动门距坡脚距离的影响规律,对活动门下沉过程中填料颗粒旋转、主应力偏转与力链分布等细观力学机制进行了分析。结果表明:活动门下沉过程中,荷载更迅速地转移到坡脚侧,随后更多地转移到深埋侧,最终两侧荷载增量基本相等;填料中坡脚侧滑移面先于深埋侧形成,两侧滑移面张开角度基本恒定,但深埋侧会随活动门下沉量增加形成新的向外侧扩展的滑移面;偏压条件下的地基反应曲线与传统活动门试验类似,活动门越靠近深埋侧,土拱效应发挥越稳定;当活动门离坡脚距离达到2倍活动门宽度时,土拱效应发挥基本保持不变;随着活动门的下沉,填料中形成了以活动门两侧为拱脚的强力链网络结构。 展开更多
关键词 土拱效应 变形规律 偏压条件 活动门试验 离散元
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气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制及土拱效应三维物质点法研究
10
作者 王树英 刘霆宇 +1 位作者 郑响凑 张涛 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第11期2264-2273,共10页
开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁,而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所... 开挖面失稳坍塌是隧道施工安全的重大威胁,而厘清开挖面失稳破坏全过程演化机理是制定灾害防控与大变形处治措施的前提。采用三维物质点法对气压辅助掘进盾构开挖面失稳机制进行研究。对比盾构隧道开挖面稳定性模型试验与物质点模拟所得极限支护力、地表沉降以及地应力分布结果,验证物质点法模拟隧道开挖面失稳大变形的可行性。随后建立工程尺度气压辅助掘进盾构模型,探讨埋深、气压支护、刀盘开口型式对开挖面坍塌、地层变形响应及土拱动态演化的影响。研究结果表明:气压支护及刀盘可减缓坍塌速率与最终坍塌量,而较大埋深下早期坍塌速率更快;随着开挖面坍塌,地层协同变形并产生土拱,当土拱发育至地表附近并消散后,地表迅速发生塌陷。物质点法可动态捕捉气压辅助掘进盾构开挖面失稳破坏全过程特征,为类似工程灾后行为预测提供参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 物质点法 气压辅助掘进 开挖面失稳 土拱
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碎石土边坡桩后土拱效应演变规律及影响因素颗粒流模拟研究
11
作者 赵晓彦 刘溢 +1 位作者 常经纬 陆秋 《工程地质学报》 北大核心 2025年第1期356-366,共11页
土拱作为荷载传递的重要媒介,与抗滑桩加固作用的发挥密切相关。碎石土边坡含有大量粗颗粒,有利于剪应力的传递,为土拱效应的发育提供了条件。为探究碎石土边坡桩后土拱效应成拱机理,本文采用颗粒流软件PFC^(2D)建立数值模型,基于加载... 土拱作为荷载传递的重要媒介,与抗滑桩加固作用的发挥密切相关。碎石土边坡含有大量粗颗粒,有利于剪应力的传递,为土拱效应的发育提供了条件。为探究碎石土边坡桩后土拱效应成拱机理,本文采用颗粒流软件PFC^(2D)建立数值模型,基于加载墙荷载-位移曲线的变化特点,从颗粒位移、力链结构等细观层面研究碎石土边坡桩后土拱效应的发展演变过程,并以土拱极限承载力和桩土荷载分担比为定量指标,分析了桩宽、桩间净距、颗粒尺寸和密实度对土拱效应的影响。结果表明,土拱效应的演变过程可划分为发育形成阶段、弱化阶段和失效阶段,不同阶段桩周土体位移和土拱承载力的变化特征存在明显差异。土拱破坏首先发生在拱脚处,以剪切破坏为主,在宏观上表现为相邻两侧抗滑桩受力不平衡现象显著增强。土拱极限承载力和桩土荷载分担比与桩宽、土颗粒尺寸和土体密实度呈正相关,与桩间净距呈负相关。研究成果可为碎石土边坡抗滑桩工程的优化设计提供理论指导。 展开更多
关键词 碎石土边坡 抗滑桩 土拱效应 土拱极限承载力 颗粒流
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桩板式挡土墙桩土间土拱效应分析
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作者 包腾飞 周喜武 +3 位作者 戴俊平 王文全 陈娟娟 朱捷 《江苏水利》 2025年第3期12-16,共5页
桩板式挡土墙因结构简单可靠、施工占地小、建设费用低等特点,已被多个河道整治工程采用。桩板式挡土墙常布置在软黏土地基中,桩土间力学特性较为复杂。为厘清桩土间土拱效应形成的影响因素,采用数值模拟的方法,研究桩间距、土体抗剪参... 桩板式挡土墙因结构简单可靠、施工占地小、建设费用低等特点,已被多个河道整治工程采用。桩板式挡土墙常布置在软黏土地基中,桩土间力学特性较为复杂。为厘清桩土间土拱效应形成的影响因素,采用数值模拟的方法,研究桩间距、土体抗剪参数、桩土间的摩擦系数对土拱效应的影响。结果表明,桩间距为2~5倍的桩宽时土拱效应最强;土拱作用随土体黏聚力减小、内摩擦角增大而增强;桩土间摩擦系数越大,桩间土体受到桩体的约束越强,反向应力拱越强。研究成果可为桩板式挡土墙设计提供参考。 展开更多
关键词 桩板式挡土墙 土拱效应 河道整治 有限元
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考虑土拱效应的盾构隧道施工地表沉降预测 被引量:5
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作者 胡达 肖超 +4 位作者 梁小强 孔纲强 黎永索 蒋磊 杨仙 《工程地质学报》 北大核心 2025年第2期783-793,共11页
城市地铁盾构隧道施工时,其上覆土体会产生应力转移和位移传递,为准确预测深埋盾构隧道施工过程中引起的地表沉降,基于能量法考虑“土拱效应”影响下的地层损失计算模型,开展了盾构施工地表沉降预测方法研究。首先,综合考虑隧道施工方... 城市地铁盾构隧道施工时,其上覆土体会产生应力转移和位移传递,为准确预测深埋盾构隧道施工过程中引起的地表沉降,基于能量法考虑“土拱效应”影响下的地层损失计算模型,开展了盾构施工地表沉降预测方法研究。首先,综合考虑隧道施工方法及“土拱效应”等因素,对Loganathan公式进行优化改进,采用Terzaghi理论计算土拱作用下的土体回弹变形,建立考虑土拱效应的圆形盾构隧道施工地表沉降预测模型;其次,基于弹性Maxwell-Betti功互换定理,考虑圆形盾构隧道衬砌支护作用,通过构建两组不同受力状态下的弹性力学模型计算模型,推导出能量法理论下隧道施工引起的地层损失理论解析式;最后,针对5个典型盾构隧道工程案例进行对比研究和预测分析。结果表明:考虑土拱效应的预测方法更加有效,预测结果更接近实际监测沉降值,验证了该方法在盾构隧道工程中具有较好的适应性和可靠性。 展开更多
关键词 盾构隧道 能量法 地表沉降 土拱效应 地层损失
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基于不完全土拱效应盾构隧道土压力计算方法 被引量:2
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作者 王道远 马涛 +5 位作者 张高翔 贺少辉 惠云杰 马济文 宋宝禄 袁金秀 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第2期57-62,共6页
研究目的:盾构隧道在黏土地层和砂土地层掘进时开挖面及隧顶具有完全不同的破坏模式,基于非垂直滑裂面假定,考虑不完全土拱效应、主应力偏转等因素,推导了黏土地层圆形盾构隧道垂直土压力和竖向支护土压力计算公式。通过算例验证了计算... 研究目的:盾构隧道在黏土地层和砂土地层掘进时开挖面及隧顶具有完全不同的破坏模式,基于非垂直滑裂面假定,考虑不完全土拱效应、主应力偏转等因素,推导了黏土地层圆形盾构隧道垂直土压力和竖向支护土压力计算公式。通过算例验证了计算方法的合理性,并对参数进行了敏感性分析。研究结论:(1)当埋深较小时,隧顶垂直土压力曲线呈现线性变化特征;(2)当埋深较大时,土拱效应导致土压力曲线呈现非线性变化特征,即先增大后减小的分布规律;(3)隧顶垂直土压力随内摩擦角的增大而增大,随主应力偏转角度、滑裂面角度、黏聚力的增大而减小;(4)各参数敏感性关系为:黏聚力>主应力偏转角度>滑裂面角度>内摩擦角;(5)本研究成果可为完善盾构隧道设计计算理论体系提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 盾构 松动土压力 不完全土拱效应 主应力偏转 计算方法
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基于土拱效应的粉土地层矩形顶管隧道摩阻力计算方法研究 被引量:1
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作者 胡达 黄俊杰 +4 位作者 向薛娟 黎永索 倪芃芃 杨仙 梁小强 《工程地质学报》 北大核心 2025年第4期1566-1578,共13页
矩形顶管隧道施工过程中,管体周围土体的变形和应力传递是影响周围土压力的重要因素,而土拱效应与土体应力传递机理密切相关。为实现对粉土地层中矩形顶管顶进力的精准预测,本研究提出一种基于土拱效应的矩形顶管隧道摩阻力计算方法。首... 矩形顶管隧道施工过程中,管体周围土体的变形和应力传递是影响周围土压力的重要因素,而土拱效应与土体应力传递机理密切相关。为实现对粉土地层中矩形顶管顶进力的精准预测,本研究提出一种基于土拱效应的矩形顶管隧道摩阻力计算方法。首先,构建了完全和不完全土拱效应下的矩形顶管隧道土体应力传递模型,将其划分为外部稳定区、弹性拱和内部松散体3部分进行独立分析。其次,基于弹性拱局部区域应力传递规律,将存在应力传递的弹性拱区域定义为有效弹性拱区域,提出完全和不完全土拱效应下的摩阻力计算方法。最后,通过3个典型工程案例分析验证,发现在粉土和粉砂地层中,本研究方法的平均绝对误差(MAE)和相关性系数(R^(2))分别为(0.4136,0.97)、(1.2102,0.84)和(0.6893,0.94),在准确性和适应性方面均优于其他方法,可为矩形顶管隧道的设计和施工提供理论参考。 展开更多
关键词 土拱效应 矩形顶管隧道 摩阻力 应力传递
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考虑桩间土拱效应的抗滑桩加固边坡稳定性分析 被引量:5
16
作者 赵子豪 张海旭 +1 位作者 杜威 吴凤元 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期78-86,98,共10页
针对抗滑桩加固边坡稳定性的已有研究并未考虑由桩间土拱效应引起的土体主应力旋转对边坡稳定性影响的不足,基于由桩间土拱效应引起主应力旋转的土压力统一表达式以及抗滑桩抗滑力的完善计算公式,修正抗滑桩加固边坡稳定性的三维旋转破... 针对抗滑桩加固边坡稳定性的已有研究并未考虑由桩间土拱效应引起的土体主应力旋转对边坡稳定性影响的不足,基于由桩间土拱效应引起主应力旋转的土压力统一表达式以及抗滑桩抗滑力的完善计算公式,修正抗滑桩加固边坡稳定性的三维旋转破坏机制,并基于修正后的机制分析边坡的安全系数和滑动面。结果表明:相对于已有研究,当考虑桩间土拱效应所引起的土体主应力旋转时,所得边坡的安全系数更大;土体的性质与土体的内摩擦角、黏聚力有关,当内摩擦角、黏聚力增大时,边坡的安全系数增大,边坡的最深滑动面位置随着内摩擦角的增大而逐渐变浅,随着黏聚力的增大而逐渐变深;当边坡的宽高比与坡角增大时,边坡的安全系数减小,抗滑桩的最有效安装位置更接近坡顶。 展开更多
关键词 边坡稳定性 三维旋转破坏机制 抗滑力 土拱效应 主应力旋转 安全系数
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桩后土拱与桩间土拱联合作用探讨 被引量:2
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作者 黄新文 《四川建筑》 2006年第6期76-77,79,共3页
以目前常用的桩后土拱效应和桩间土拱效应为基础,探讨了一种桩后土拱与桩间土拱联合作用的一种联合土拱存在的可能性,并对其受力特征进行了分析,提出了联合土拱的近似计算方法。
关键词 土拱效应 桩后土拱 桩间土拱 联合土拱
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钢管桩-灌注桩复合支护下桩间土拱力学效应分析 被引量:1
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作者 王洪涛 刘容利 +2 位作者 赵晓东 赵耀辉 赵万里 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1228-1239,共12页
为研究不同类型围护桩联合作用下基坑地层土体支护力学响应特征,以济南轨道交通4号线林家庄车站基坑工程为依托,针对现场首次采用的钢管桩-灌注桩复合支护形式,构造提出了复合桩作用下地层支护应力解析分析模型与计算方法,分析了不同地... 为研究不同类型围护桩联合作用下基坑地层土体支护力学响应特征,以济南轨道交通4号线林家庄车站基坑工程为依托,针对现场首次采用的钢管桩-灌注桩复合支护形式,构造提出了复合桩作用下地层支护应力解析分析模型与计算方法,分析了不同地层深度与桩间距下地层内部最大主应力分布特征及成拱效应规律。在此基础上,根据最大主应力支护迹线与桩间土拱轴线关系,提出了钢管桩与灌注桩间隔布设下桩间成拱分析模型,由内拱与外拱共同承担地层侧向土压力,推导了合理桩间距S和荷载分担系数λ的理论公式,并讨论了钢管桩、灌注桩的承担荷载能力关系。最后,结合具体工程实例验证了土拱分析模型的有效性,分析了内摩擦角、黏聚力、桩径等不同参数对合理桩间距S和荷载分担系数λ的影响规律。研究结果表明:钢管桩-灌注桩复合支护下,合理桩间距S随着内摩擦角、黏聚力、桩径的增加而增大;荷载分担系数λ随着内摩擦角及黏聚力的增加而增大,相应的外拱承担荷载的能力逐渐增强;当其他参数不变,钢管桩直径增大时,外拱承担荷载能力会逐渐减小。 展开更多
关键词 土拱效应 大主应力 桩间距 荷载分担系数
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考虑土拱效应的顶管迎面阻力计算方法研究
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作者 张永杰 李嘉兵 +3 位作者 欧雪峰 罗志敏 郑爽 曹文贵 《中国公路学报》 北大核心 2025年第11期333-341,共9页
顶管迎面阻力作为评估掘进面稳定性的关键指标,可用于指导顶管机选型和刀盘磨损情况评价,简便有效的顶管迎面阻力计算方法是确保顶管快速掘进的基本保障。为此,通过分析掘进过程中机头前方土体的受力模式,在传统被动土压力计算理论基础... 顶管迎面阻力作为评估掘进面稳定性的关键指标,可用于指导顶管机选型和刀盘磨损情况评价,简便有效的顶管迎面阻力计算方法是确保顶管快速掘进的基本保障。为此,通过分析掘进过程中机头前方土体的受力模式,在传统被动土压力计算理论基础上考虑机头前方土体大主应力拱的影响,构建了考虑土拱效应的顶管迎面阻力分析模型及其计算方法,并通过参数分析获得了模型中各因素对迎面阻力的影响规律。土拱效应充分发挥时,顶管迎面阻力随土体重度、黏聚力和上层覆土厚度的增大基本呈线性增加,随刀盘外径和土体内摩擦角的增大而呈非线性增加,其中顶管机刀盘外径与土体内摩擦角对顶管迎面阻力的影响最为显著。通过对比4个实际工程中6个典型断面的迎面阻力监测结果、该方法与既有方法的计算结果可知,该方法计算结果均大于实测值,平均约为23.7%,且小于规范方法计算值,表明其具有较好的稳定性优势。因此,该方法能很好地指导顶管机选型,有效防止顶推力不足造成的卡管、顶进效率低或地层不稳定等问题,可为今后类似工程提供有益借鉴。 展开更多
关键词 隧道工程 顶管施工 土拱效应 迎面阻力 被动土压力 黏聚力
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基于土拱效应的多层滑带滑坡抗滑桩加固效果研究
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作者 李亚博 胡新丽 +2 位作者 徐楚 张海燕 刘欣宇 《地球科学》 北大核心 2025年第8期3153-3166,共14页
大型滑坡受工程地质条件影响,通常具有多滑带结构特征.而抗滑桩加固研究中较少考虑土拱效应对多滑带滑坡的影响.因此,开展了推力荷载作用下多层滑带滑坡-抗滑桩体系的数值模拟,探讨了不同桩间距和桩嵌固深度对多层滑带抗滑桩土拱效应的... 大型滑坡受工程地质条件影响,通常具有多滑带结构特征.而抗滑桩加固研究中较少考虑土拱效应对多滑带滑坡的影响.因此,开展了推力荷载作用下多层滑带滑坡-抗滑桩体系的数值模拟,探讨了不同桩间距和桩嵌固深度对多层滑带抗滑桩土拱效应的影响,并评估了不同抗滑桩设计参数下桩的加固效果.研究结果表明:(1)在多层滑带滑坡运动过程中,桩周应力沿深度方向呈现双向多级土拱分布,表现为“桩后土拱-桩前土拱-桩后土拱”现象;(2)桩间距由6倍减小至2倍时,抗滑桩在不同深度的端承土拱效应越明显,加固效果越好.桩间距由2倍增大至6倍时,桩间摩擦土拱逐渐成为主要的抗滑作用,抗滑桩加固效果变差;(3)嵌固深度的变化不会改变抗滑桩不同深度处的土拱类型,但会影响土拱的强度;(4)当浅层滑动主导时,减小桩间距可以提高抗滑桩的加固效果;而当深层滑动主导时,应增加嵌固深度以提高加固效果. 展开更多
关键词 多层滑带滑坡 抗滑桩设计参数 土拱效应 数值模拟 加固效果 工程地质
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