隨著現(xiàn)代城市的快速發(fā)展,大型地下空間的開發(fā)利用已成為必然趨勢(shì)。盾構(gòu)法作為一種地下隧道開挖方法,已被許多國家采用。然而,盾構(gòu)開挖過程不可避免地影響地層和建筑物,危及建筑物的結(jié)構(gòu)安全,甚至影響其正常使用。因此研究盾構(gòu)開挖對(duì)建筑物的變形影響是亟待解決的問題。本文以武漢長(zhǎng)江隧道泥水平衡盾構(gòu)段項(xiàng)目為工程背景,深入研究盾構(gòu)開挖對(duì)框架結(jié)構(gòu)的變形影響,并提出相應(yīng)控制措施。本文研究工作:首先,使用有限元軟件ABAQUS來模擬盾構(gòu)隧道開挖過程,將獲得的結(jié)果與監(jiān)測(cè)值進(jìn)行比較,以驗(yàn)證模型的合理性。在此基礎(chǔ)上研究盾構(gòu)隧道開挖對(duì)鄰近框架結(jié)構(gòu)的變形影響,分別對(duì)橫向沉降、縱向沉降、框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)變形和結(jié)構(gòu)主應(yīng)力進(jìn)行重點(diǎn)分析。然后,分析了考慮結(jié)構(gòu)剛度的情況下盾構(gòu)開挖對(duì)框架結(jié)構(gòu)的變形影響,運(yùn)用剛度修正法對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行沉降曲線預(yù)測(cè)。最后,采用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)地層和建筑物沉降進(jìn)行施工因素敏感性分析,并提出建筑物變形控制措施。所得主要結(jié)論:(1)盾構(gòu)開挖過程中,后方地表沉降量不斷增加,但增加速率逐漸減小,橫向沉降的寬度和深度逐漸增加,沉降趨于穩(wěn)定后,沉降槽寬度K約為盾構(gòu)直徑的3~4倍。(2)隧道上部有建筑物時(shí),附近地表沉降與建筑層高存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,距開挖起始面30m內(nèi)沉降差異較大,之后沉降差異逐漸減小并趨于穩(wěn)定,上部結(jié)構(gòu)的剛度對(duì)基礎(chǔ)位移有一定的約束;建筑物傾斜度的最大值出現(xiàn)在單線開挖的一定時(shí)期內(nèi),當(dāng)左線開挖60m時(shí),建筑物的傾斜率達(dá)到最大;基礎(chǔ)的不均勻沉降可能導(dǎo)致建筑物在垂直面和水平面內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形,并且結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉伸應(yīng)力分布在結(jié)構(gòu)的兩側(cè),集中在各層梁柱結(jié)點(diǎn)處,且可能出現(xiàn)裂縫。(3)在建筑物撓曲變形中,得到的彎曲變形率在8%~22%之間,說明彎曲變形占比較小,以剪切變形為主;在考慮剛度對(duì)框架結(jié)構(gòu)影響時(shí),宜采用結(jié)構(gòu)的剪切剛度。運(yùn)用剛度修正法進(jìn)行沉降曲線預(yù)測(cè),與沉降實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn),該方法考慮了復(fù)雜的結(jié)構(gòu)剛度后更加接近實(shí)際情況。(4)影響建筑物沉降的施工因素敏感性利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法得出:注漿量掘進(jìn)速度總推力氣墊倉壓力開挖倉壓力刀盤扭矩,可知影響沉降的主要因素是注漿量和掘進(jìn)速度,并提出了相應(yīng)的建筑物變形控制措施。綜合本文工作,所得結(jié)論為研究盾構(gòu)隧道開挖對(duì)框架結(jié)構(gòu)的變形影響提供參考和指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U455.43
【部分圖文】：

面設(shè)置各種類型的支撐和開挖土體的裝置,在盾殼中段周圈頂,盾殼尾部是具有一定空間的殼體,在盾尾內(nèi)可以拼裝一。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離,就在盾尾支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌,并及道與襯砌環(huán)外周之間的空隙,注壓足夠的漿體,以防止隧道程中不斷從開挖面排出適量的土方。構(gòu)機(jī)的工作機(jī)理，可對(duì)密閉式的盾構(gòu)機(jī)分為泥水平衡盾構(gòu)機(jī)泥水平衡盾構(gòu)機(jī)是通過配制好的漿液，通過輸漿管從外送一個(gè)不透水的泥膜，開挖面的土被刀具削切下來與泥漿混外，其中工作泥漿經(jīng)處理后可重復(fù)利用。土壓平衡的工作方進(jìn)行泥土化，通過循環(huán)運(yùn)送設(shè)備將削切下的土體運(yùn)送到場(chǎng)靠千斤頂控制土倉內(nèi)的壓力，維持開挖面的平衡。的組成包括盾構(gòu)開挖系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、排土及泥水環(huán)流量導(dǎo)向系統(tǒng)等。采用的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)及泥水平衡盾構(gòu)機(jī)

泥水平衡盾構(gòu)機(jī)構(gòu)成

圖 2.3 盾構(gòu)法施工流程構(gòu)隧道開挖對(duì)地層變形的影響 盾構(gòu)施工引起地層變形的機(jī)理盾構(gòu)施工引起地表沉降，主要因?yàn)樗淼涝诙軜?gòu)施工下發(fā)生了地層運(yùn)動(dòng)及土基于過去國內(nèi)外的研究成果，誘發(fā)地層運(yùn)動(dòng)及土體形變的因素主要包括盾構(gòu)土體損失、土體應(yīng)力的重分布、盾構(gòu)機(jī)與土體間的相互作用。具體研究如（1）盾構(gòu)過程中的土體損失隧道盾構(gòu)施工可能會(huì)產(chǎn)生超挖或欠挖的情況發(fā)生，導(dǎo)致土體-注漿-隧道間三的體積與原地層土體體積不同，從而引發(fā)地表的沉降及隆起。盾構(gòu)襯砌安裝襯砌與土體間存在一定規(guī)模的空洞與間隙，在注漿過程中，漿液隨間隙流動(dòng)成漿液未完全充填盾尾間隙。在 Peck 公式中，地層損失率xV 是影響沉降S
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