【摘要】：水下盾構(gòu)隧道相較于陸地隧道具有復(fù)雜的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及極高的施工變形控制標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致其施工難度大大增加,同時(shí)對(duì)隧道的穩(wěn)定性控制和預(yù)測(cè)極其困難。太原地區(qū)首次進(jìn)行水下盾構(gòu)隧道的修建,缺乏相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn),加之下穿迎澤湖盾構(gòu)隧道主要穿越粘質(zhì)粉土層,局部為滲透性強(qiáng)、自穩(wěn)性差的粉細(xì)砂層,地下水弱化了地層強(qiáng)度,容易發(fā)生開(kāi)挖面失穩(wěn)塌陷甚至湖水貫通地層淹沒(méi)隧道的嚴(yán)重事故。因此,有必要深入地研究分析下穿迎澤湖水下盾構(gòu)隧道的穩(wěn)定性,并對(duì)其進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)。本文以太原地鐵二號(hào)線盾構(gòu)隧道下穿迎澤湖工程為背景,采用數(shù)值模擬軟件建立水下盾構(gòu)隧道的有限元模型,探討確定合適的水下雙線平行隧道縱向掘進(jìn)安全距離,為減小水下盾構(gòu)隧道雙線開(kāi)挖擾動(dòng)的疊加影響,確保盾構(gòu)隧道的穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)比分析,縱向掘進(jìn)距離的增大,削弱了雙線隧道開(kāi)挖的擾動(dòng)疊加程度,減小了地層和管片的受力變形。在管片變形、湖底變形及塑性區(qū)分析判別指標(biāo)下,選定水下雙線隧道縱向掘進(jìn)間距臨界值至少為30環(huán)管片,即36m相對(duì)較為安全。在安全的縱向掘進(jìn)間距基礎(chǔ)上,分別分析覆土厚度和湖水深度對(duì)水下隧道穩(wěn)定性的影響規(guī)律,結(jié)果表明參數(shù)變化不影響管片變形、管片內(nèi)力及湖底變形的趨勢(shì)。覆土厚度的增大會(huì)加大管片的變形及內(nèi)力,卻會(huì)減小湖底沉降值;湖水深度的增大會(huì)同時(shí)加大管片的變形、內(nèi)力及湖底沉降值。采用單因素分析法,分別研究掘進(jìn)壓力、注漿壓力和注漿層厚度對(duì)水下隧道穩(wěn)定性的影響規(guī)律,結(jié)果表明一定范圍內(nèi),掘進(jìn)壓力和注漿壓力的增大、注漿層厚度的減小可以有效減小管片的變形和湖底沉降,但掘進(jìn)壓力過(guò)大反而會(huì)加劇湖底沉降,且增幅也逐漸增大。最后基于正交設(shè)計(jì)方案,以覆土厚度、湖水深度及掘進(jìn)壓力、注漿壓力、注漿層厚度為輸入層,管片拱頂沉降、拱底隆起和水平收斂為輸出層,編制可以精確預(yù)測(cè)水下盾構(gòu)隧道管片變形的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),用于工程的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工,具有實(shí)際的工程意義。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U231.3;U455.43

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