РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О ТОННЕЛЕ В ЛЕССОВОМ ГРУНТЕ, ОСНОВАННОЕ НА БИЛИНЕЙНОМ КРИТЕРИИ ПРОЧНОСТИ Analytical Solution for Loess Tunnel Basing on the Bilinear Strength Criterion

Mingnian Wang, Yucang Dong, Li Yu

Аннотация


Приведены линейные соотношения для предельных огибающих кругов Мора для каждой из двух зон увеличения нормальной нагрузки. При этом точка перегиба билинейной функции соответствует структурной прочности грунта. Рассматривается плоская задача для расположенного в лессовом грунте тоннеля кругового сечения при действии на бесконечности гиростатического напряжения, а на контуре сечения тоннеля − равномерной сжимающей
нагрузки, имитирующей нагрузку на временную крепь. В окрестности тоннеля выделяются три кольцевые зоны (упругая − внешняя, и две пластические: внешняя, где предельное условие описывается начальным участком билинейной функции, и внутренняя, примыкающая к контуру
тоннеля, в которой огибающая описывается по участку билинейной, соответствующему нормальному напряжению, превосходящему структурную прочность). Параметры определяются в приборе трехосного сжатия. Записаны известные выражения для распределения напряжений
уравнения в упругой (задача Ламе) и пластических зонах ("классическая теория каверн"), граничные условия и условия на контактах зон и получены выражения, содержащие параметры билинейной функции для радиусов зон и распределений напряжений в них. Затем, также с использованием известных соотношений теории упругости и теории пластичности, получены
выражения для смещений на контуре выработки и на границе каждой зоны. Результаты, получаемые по аналитическим выражениям, сравниваются с результатами численного моделирования. Из условия равенства радиальных смещений контуров выработки и крепи решается задача об определении давления на крепь в зависимости от жесткости ее конструкции. На примере условий конкретного тоннеля показано, что приведенная в статье более точная запись уравнения огибающей позволяет заметно снизить (примерно на 20…25%) прогнозируемую нагрузку на крепь.


Литература


M. N. Ibragimov, “Experience of strengthening of collapsible loess soils in Volgodonsk” Soil Mech Found Eng., (6), 23–27(2005).

V. I. Travush, A. V. Tsoi, A. T. Marufii “Influence of Local Wetting of Loess Soil on the Redistribution of Reactive Pressures under Foundations”, Soil Mech Found Eng., 53(2), 67–70(2016).

A. M. Dzagov, “Determination of characteristics of the proneness of loess soils to slump-type settlement”,Soil Mech Found Eng., 46(6), 260–268(2009).

I. F. Jefferson, N. Mavlyanova, K. O’Hara-Dhand and I.J. Smalley, “The engineering geology of loess ground: 15 tasks for investigators—the Mavlyanov programme of loess research,” Eng. Geol., 74(1-2), 33–37(2004).

A. M. Assallay, C. D. F. Rogers, I. J. Smalley, “Formation and collapse of metastable particle packings and open structures in loess deposits,” Eng. Geol., 48(1-2), 101–115(2004).

Y. X. Guo, X. L. Zhang, S. C. Li, D. H. Qiu, M. X. Su, L. P. Li, Z. Q. Li and Y. F. Tao “Analysis of factors influencing tunnel deformation in loess deposits by data mining: a deformation prediction model,” Eng. Geol., 232, 94–103(2018).

G. H. Deng, S. J. Shao, F. T. She, “Modified Cam-clay model of structured loess,” Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 34(5), 834–841(2012).

C. L. Chen, J. F. He, P. Yang, “Constitutive relationship of intact loess considering structural effect,” Rock and Soil Mechanics, 28(11), 2284-2290(2007).

W. M. Xia, X. M. Guo, Z. Y. Guo and Q. E. Cai, “Elastoplastic damage constitutive model of loess,” Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 28(S1), 3239-3243(2009).

Z. Q. HU, Z. J. Sheng, D. Y. Xie, “Constitutive model of structural loess,” Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 24(4), 565-569(2005).

Y. Mitsutoshi, X. R. Hu, M. H. Yu and W. Fan, “Influences of the strength theory on geotechnical structure analysis,” Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 21(S2), 2314-2317(2010).

J. X. Lai, H. B. Fan, H. P. Lai, Y. L. Xie, Z. Hu, J. L. Qiu and N. Q. Cao, “In-situ monitoring and analysis of tunnel deformation law in weak loess,” Rock and Soil Mechanics, 36(7), 2003-2012+2020(2015).

P. F. Li, Y. Zhang, X. J. Zhou, “Displacement characteristics of high-speed railway tunnel construction in loess ground by using multi-step excavation method,” Tunn. Undergr. Space Technol., 51, 41-55(2016).

J. X. Chen, X. Qiao, M. S. Wang, “Stress and action mechanism of rock bolt in loess tunnel,” Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 30(8), 1690-1697(2011).

Z. S. Tan, Y. Yu, M. N. Wang, “Experimental research on bolt anchorage effect on large-section deep-buried tunnel in loess,” Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 27(8), 1618-1625 (2008).

Z. D. Liu, Mechanics and Engineering of Loess[in Chinese], Shaanxi Science & Technology Press, Xi An, China (1996).

J. Q. Dang, J. Li, “The structural strength and shear strength of unsaturated loess”, Journal of Hydraulic Engineering, 7, 79-83(2001).

C. L. Chen, Z. Q. Hu, P. Gao, “Research on relationship between structure and deformation property of intact loess”, Rock and Soil Mechanics, 27(11), 1891-1896(2006).

Q. Yan, S. C. Li, C. Xie and Y. Li, “Analytical Solution for Bolted Tunnels in Expansive Loess Using the Convergence-Confinement Method,” Int. J. Geomech., 18(1), 04017124(2018).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.