【摘要】：隨著哈爾濱地鐵的不斷建設(shè),哈爾濱地鐵二號線一期工程冰雪大世界站至世茂大道站盾構(gòu)區(qū)間已竣工,該區(qū)間是哈爾濱地鐵建設(shè)中首段穿越松花江的盾構(gòu)區(qū)間,也是哈爾濱市首條過江隧道。江底盾構(gòu)覆土厚度淺,且地質(zhì)為中細(xì)沙層,施工江底擊穿風(fēng)險極大,對盾構(gòu)機(jī)開挖時掌子面穩(wěn)定和地層沉降控制的技術(shù)要求極高。因此,本文依托哈爾濱地鐵二號線工程,采用室內(nèi)試驗、理論分析與數(shù)值模擬的方法,對松花江砂土力學(xué)性能及不同施工參數(shù)對隧道周圍砂土力學(xué)狀態(tài)的影響展開了分析。研究成果可為富水砂層中盾構(gòu)隧道施工提供建議,為施工參數(shù)的選取提供參考。本文主要研究內(nèi)容與重要成果如下:(1)完成松花江砂土的基本土性試驗,得到松花江砂土不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)、最小干密度、最大干密度、土粒比重等指標(biāo)。利用常規(guī)三軸試驗系統(tǒng),完成松花江飽和砂土三軸固結(jié)排水試驗、三軸固結(jié)不排水試驗和等向固結(jié)?回彈?再固結(jié)試驗,獲得飽和砂的臨界狀態(tài)剪應(yīng)力比、壓縮指數(shù)和回彈指數(shù)等力學(xué)參數(shù)。(2)針對Asaoka等提出的上負(fù)荷面劍橋模型,編寫ABAQUS自定義材料屬性UMAT子程序,通過對固結(jié)不排水試驗的模擬,驗證子程序的正確性,并針對模型中的參數(shù)展開了參數(shù)敏感性分析。發(fā)現(xiàn)用上負(fù)荷面劍橋模型和試驗所測的模型參數(shù),能較好的描述松花江砂土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。(3)針對哈爾濱地鐵二號線典型斷面,建立考慮孔隙水壓力和分步開挖過程的雙線隧道泥水平衡盾構(gòu)施工力學(xué)分析三維數(shù)值模型,并通過與監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比驗證了模型的正確性。揭示開挖過程中隧道周圍土體應(yīng)力、位移及孔壓變化規(guī)律,明確了不同施工參數(shù)對掌子面穩(wěn)定性的影響。
【圖文】：

圖 1-1 氣墊式泥水平衡盾構(gòu)示意圖城市建設(shè)與交通建設(shè)的逐漸發(fā)展，地鐵的規(guī)劃、設(shè)計、施工受到。目前在隧道研究領(lǐng)域，涉及富水砂層中雙線隧道泥水平衡盾構(gòu)力學(xué)研究還不太充分，因此對雙線隧道盾構(gòu)施工過程的力學(xué)研究的。來，國內(nèi)外學(xué)者砂土力學(xué)性質(zhì)、對盾構(gòu)隧道施工進(jìn)行了大量研究從砂土本構(gòu)、相關(guān)實驗和隧道盾構(gòu)施工技術(shù)研究等幾個方面進(jìn)行土本構(gòu)理論與相關(guān)實驗研究現(xiàn)狀巖土工程問題的復(fù)雜性，針對不同的工程條件和地質(zhì)特點(diǎn)下的土基問題，學(xué)者們提出了很多不同的本構(gòu)，，也針對本構(gòu)中參數(shù)的測實驗。被廣泛認(rèn)同的本構(gòu)往往具有概念明確、參數(shù)物理意義清晰單的特點(diǎn)。scoe[1,2]等，針對重塑土的三軸試驗結(jié)果，采用“帽子”屈服面，以硬化參數(shù)，提出了劍橋模型。并在劍橋模型的基礎(chǔ)上，增加了一內(nèi)平行于 p 軸的附加剪切屈服面，改善了對剪應(yīng)變值模擬的誤差

第 2 章 松花江砂土物理力學(xué)性質(zhì)試驗研究2.1 引言本章針對試驗土樣基本物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了試驗研究，得到松花江砂土顆粒級配、含水率、密度、顆粒密度等指標(biāo)，為常規(guī)三軸試驗提供控制指標(biāo)。通過三軸試驗，研究了松花江砂土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。本文相關(guān)試驗均完成于哈工大土木工程學(xué)院巖土與地下工程實驗室。2.2 松花江砂土基本土性試驗2.2.1 顆分實驗首先按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50123-1999)的規(guī)定稱取 400 g 砂土，然后將土樣置于烘干箱中，以 105 ℃烘干 12 h，最后將土樣置于振篩機(jī)上振篩，稱取各級土壤篩篩上質(zhì)量及底盤內(nèi)試樣的質(zhì)量，獲得實際級配。篩分結(jié)果和級配曲線見表 2-1 和圖 2-2。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U455.43;U231.3

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本文編號：2700342