超前支护的均一化横观各向同性弹性模型

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2009, Vol. 37 ›› Issue (12): 127-131，139.

超前支护的均一化横观各向同性弹性模型

王海波徐明宋二祥

清华大学结构工程与振动教育部重点实验室, 北京 100084

收稿日期:2009-01-20 修回日期:2009-04-27 出版日期:2009-12-25 发布日期:2009-12-25
通信作者: 王海波（1980-），男，博士生，主要从事地下工程数值模拟技术研究． E-mail:wang-hb04@mails．tsinghua．edu．cn
作者简介:王海波（1980-），男，博士生，主要从事地下工程数值模拟技术研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（50808109）

Transverse-Isotropic-Elastic Homogenization Model of Pre-Support

Wang Hai-bo Xu Ming Song Er-xiang

Key Laboratory for Structural Engineering and Vibration of the Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100054, China

Received:2009-01-20 Revised:2009-04-27 Online:2009-12-25 Published:2009-12-25
Contact: 王海波（1980-），男，博士生，主要从事地下工程数值模拟技术研究． E-mail:wang-hb04@mails．tsinghua．edu．cn
About author:王海波（1980-），男，博士生，主要从事地下工程数值模拟技术研究．
Supported by:
国家自然科学基金资助项目（50808109）

摘要/Abstract

摘要： 超前支护（包括管棚和小导管注浆）是隧道开挖中保持地层稳定及控制其变形的重要手段，在模拟分析中需要妥善予以考虑．如何采用既简单合理又能考虑其整体效应的模型是超前支护数值模拟的重点．为此，文中提出了一个均一化的横观各向同性弹性模型，研究了超前支护的平均弹性性质，并在此基础上提出了简化模型，该模型能够用来分析钢管的间距、管径等重要影响因素。最后，应用简化模型对某隧道开挖进行了三维有限元数值模拟，验证了模型的有效性．

关键词: 隧道, 超前支护, 均一化, 横观各向同性

Abstract:

As an important means of stratum stabilization and deformation control in tunnel excavation, the pre-support, including pipe-roofing reinforcement and small pipe grouting, should be properly simulated and analyzed, and how to establish a simple and reasonable model considering the overall effect is the key issue in the numerical simulation. For this purpose, this paper presents a transverse-isotropic-elastic homogenization model of pre-support and establishes a simplified model based on the average elastic properties of pre-support, which can be used to analyze the influences of some important parameters such as pipe distance and diameter. The proposed model is then applied to the 3D finite element simulation of a tunnel excavation, with its effectiveness being finally verified.

Key words: tunnel, pre-support, homogenization, transverse isotropy

王海波徐明宋二祥. 超前支护的均一化横观各向同性弹性模型[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2009, 37(12): 127-131，139.

Wang Hai-bo Xu Ming Song Er-xiang . Transverse-Isotropic-Elastic Homogenization Model of Pre-Support[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2009, 37(12): 127-131，139.

[1]	魏海斌, 魏东升, 蒋博宇, 等. 基于IPSO-SVR的盾构下穿既有道路沉降预测分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(6): 62-71.
[2]	赵晓华, 董文慧, 李佳, 等. 基于驾驶行为的隧道交通标志影响特征及作用机理[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(4): 88-100.
[3]	黄娟, 龙浩风, 周世杰, 等. 地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(4): 124-134.
[4]	杜建明, 房倩, 王赶, 等. 高速列车经过双线隧道瞬变压力及压力梯度特征[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(9): 58-68.
[5]	杜建明, 房倩, 李建业. 车隧阻塞比对高铁隧道壁面气动压力特征的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(5): 56-64.
[6]	蒋望涛, 姜海强, 马勤国, 等. 考虑损伤和不均匀冻胀的寒区隧道弹塑性统一解[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2022, 50(1): 69-79, 100.
[7]	郗艳红, 渠述强, 毛军, 等. 隧道列车火灾玻璃破裂开口火溢流行为特性研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(5): 56-64.
[8]	胡嘉伟, 毛军, 郗艳红, 等. 导热和绝热隧道顶棚近壁面火灾烟气层特性[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(4): 108-116,123.
[9]	牛海清, 陈泽铭, 颜天佑, 等. 基于文化基因算法的隧道多回路电缆优化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(10): 141-150.
[10]	常鑫, 李海舰, 荣建, 等. 隧道路段预警作用下的时空集计通行能力分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(9): 107-115,123.
[11]	邓锷杨伟超张平平. 软岩力学参数对薄基岩顶板隧道爆破围岩振动的影响[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(8): 23-30.
[12]	郭寅川解志腾申爱琴张优华. 基于复合纳米光催化材料的隧道尾气降解研究[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(7): 83-89.
[13]	邓锷杨伟超张平平. 横风下高速列车突入隧道时气动荷载冲击效应[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2019, 47(10): 130-138.
[14]	胡守云周传波蒋楠路世伟张震何如 . P 波作用下机场跑道的爆破安全振动速度研究 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(4): 129-136.
[15]	楼波覃日富邱永海. 半横向通风方式下坡度隧道火灾排烟方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(1): 18-25.