浅埋海底隧道围岩应力复势函数显式解

金波; 田俊彤; 方棋洪

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浅埋海底隧道围岩应力复势函数显式解

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利用弹性复变函数理论将浅埋海底隧道简化为半无限平面问题,考虑围岩自重和海水压力的影响,对隧道开挖后的围岩应力分布进行研究.采用分式映射函数将围岩域映射为像平面圆环域,在圆环域内将复势单值解析函数展开为Laurent级数.利用无穷远点应力有界性对Laurent级数幂次项进行确定,根据地表边界和孔口不均匀应力边界条件得到Laurent级数系数迭代表达式,将已确定的Laurent级数条件代入迭代表达式中得出复势函数显式解,从而实现复势函数系数从低次幂迭代至高次幂.根据应力分量的复变函数表达式即可得到隧道周围各点应力分量.研究了两个单值解析函数取不同幂次时对结果的影响,分析了浅埋隧道埋深对环向压应力的影响.研究结果表明:幂级数解具有较高的可靠性,在隧道上半部分幂级数解与有限元数值解吻合效果良好,在隧道下半部分幂级数解最终计算结果比有限元结果相对保守;为了保证计算结果的准确性复势函数需取足够多项;随着隧道埋深增大,隧道底部及两侧孔腰处环向压应力不断增大;腰部与底部环向应力的差值也随之增大.

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来源
《力学学报》 |2023年第7期|1505-1516|共12页
作者
金波; 田俊彤; 方棋洪;
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作者单位

湖南大学土木工程学院;

湖南湖大建设监理有限公司;

湖南大学机械与运载工程学院;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类隧道结构理论;
关键词
弹性半无限体; 复变函数; 幂级数解; 围岩应力; 海底隧道;

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