在全國方興未艾的地鐵建設中,盾構(gòu)法以其高效、環(huán)保、安全等優(yōu)勢,成為城市地鐵隧道修建的首選工法,而巖溶發(fā)育區(qū)進行盾構(gòu)施工是必須面對的工程難題。溶洞使盾構(gòu)機在掘進過程易發(fā)生偏頭、栽頭,甚至引起圍巖坍塌,這勢必對盾構(gòu)隧道工程的施工進度,經(jīng)濟成本,人生安全等產(chǎn)生重大影響。本文以大連地鐵5號線前鹽站至泉水東站區(qū)間盾構(gòu)隧道工程項目為背景,開展溶洞對盾構(gòu)隧道圍巖穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬的研究。研究結(jié)果可為實際巖溶發(fā)育區(qū)的盾構(gòu)施工安全性判定和溶洞的治理提供有益的參考。主要研究內(nèi)容如下:1、歸納總結(jié)巖溶地層盾構(gòu)施工中盾尾同步注漿、掌子面壓力、刀盤扭矩、巖溶地層的初始地應力平衡等關(guān)鍵因素在數(shù)值模擬中的作用和實現(xiàn)方法。2、結(jié)合實際工程地質(zhì)和盾構(gòu)機型參數(shù),運用ABAQUS有限元分析軟件,建立盾構(gòu)掘進的三維數(shù)值模型,并將模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行比較,進一步驗證了模型的合理性。對比分析了有、無溶洞時隧道圍巖拱頂、拱底、拱腰點隨盾構(gòu)掘進過程中的位移變化規(guī)律,隧道圍巖變形歷經(jīng)了刀盤臨近、盾構(gòu)機殼作用、注漿層影響、加襯砌趨于穩(wěn)定四個區(qū)間。當盾構(gòu)掘進到下部溶洞的上方時,刀J盤將會下沉,最大沉降可增加60%。同時,對比了不同... 

【文章來源】：大連交通大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１大連市城市軌道交通建設規(guī)劃（２０１４？２０２０年）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄａｌｉａｎ?Ｕｒｂａｎ?Ｒａｉｌ?Ｔｒａｎｓｉｔ?Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?Ｐｌａｎｎｉｎｇ?（２０１４－２０２０）??［??

構(gòu)掘進中的地層損失、同步注漿、掌子面壓力等關(guān)鍵岡素的影響及其實現(xiàn)方法，??以及巖土體本構(gòu)模型、巖溶地層屮初始地應力平衡、圍巖破壞機理開展研宄。??２．?１盾構(gòu)施工數(shù)值建模方法??盾構(gòu)施工的數(shù)值模擬主要采用有限元、有限差分、離散元等方法。盾構(gòu)掘進時，對??刀盤前方巖土體施加膨潤土、泡沫劑來改良土質(zhì)，通過盾Ｍ千斤頂為刀盤提供頂推力，??運用主驅(qū)動設備旋轉(zhuǎn)刀盤，切削掌子面巖土體掘進，同時在盾構(gòu)殼內(nèi)完成襯砌管片的拼??裝工作。為減少刀盤超挖引起的地屋沉降、變形，對襯砌外壁進行同步注漿。??圖２．１盾構(gòu)機結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈｉｅｌｄ?ｍａｃｈｉｎｅ??２．?１．?１應力釋放與地層損失??用襯砌管片和注漿體代替挖掉的土體與周邊圍巖建立新的平衡，而挖掉的土體體積??總是大于襯砌的體積，即為超挖。盾構(gòu)法施工后，頂?shù)酌娴膸r土體向隧道中心變形，同??圍巖應力有所減校在數(shù)值模擬中這種現(xiàn)象稱為地層損失和應力釋放。由于開挖的巖土??體密度大部分情況會大于盾構(gòu)機開拕過程的平均密度，模擬計算如果不考慮應力釋放與??地層損失，計算得出開挖后的地表不正常隆起，結(jié)果往往會與實際脫節(jié)［４７】。??（１）應力釋放??１１??

凝固后可作為襯砌防水的第一道防線，提供長久且穩(wěn)定的防水功??能。此外，漿液層也作為隧道襯砌結(jié)構(gòu)的加強層，使其受力更均勻，并提高耐久度。同??步注漿的質(zhì)量高低對盾構(gòu)隧道開挖的安全影響巨大［５（）］。??實際工程中，襯砌管片沉在隧道底部，這樣在數(shù)值模擬會降低網(wǎng)格劃分質(zhì)量，增加??計算量。所以引入環(huán)狀等待層對注漿液進行簡化計算。??等／＇ｙ?＇、￣—開挖邊界＾，＞’?、＼＼丈??＾?／／?＼＼?／／?＇ｖ＼?｜??！｜?／等代層?一襯砌輪丨郭一＾?注衆(zhòng)”衆(zhòng)??Ｓ?Ｖ?／?Ａ?Ｖｉ??圖２．２注漿等代層示意圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒｏｕｔｉｎｇ??關(guān)于盾構(gòu)注漿材料一直是熱門的研究方向。張聰?shù)葴y試ＴＧＭ材料的主要性能??參數(shù)及其在巖溶水下漿材的特性，發(fā)現(xiàn)巖溶水養(yǎng)護條件下結(jié)石體完全壓濾后Ｉ２ｈ抗壓強??度可達２ＭＰａ，?９０ｄ抗壓強度８ＭＰａ，滲透系數(shù)低至ｌ〇－７ｃｍ／Ｓ，微觀結(jié)構(gòu)顯示內(nèi)部呈明顯??的塊團狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。張云［５２】根據(jù)黃浦江行人隧道工程，根據(jù)實測土體沉降進行了反分析??研宄，獲取注漿等代層的彈性模量約為１．２ＭＰａ。??２、注漿壓力??盾尾注漿必須給予一定的壓力，以便漿液克服地下水壓力、管阻摩擦力，并使?jié){液??在襯砌外壁的空隙中充填密實。同時，注漿壓力也增大了注漿體對周邊地層的壓力，阻??止巖土體的進一步收斂。但是，實際工程中注漿壓力和注漿量也不能過大，否則高壓會??對周圍巖土體產(chǎn)生劈裂作用，尤其是在巖體溶蝕強烈發(fā)育的地層，高Ｈ更容易破壞圍巖??結(jié)構(gòu)。在預測地層、地面沉降和分析襯砌結(jié)構(gòu)以及圍巖應力變形時，忽視盾尾的同步注??漿壓力是不合理的。注漿壓力是盾構(gòu)施工時產(chǎn)生地

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：2939486