本文關(guān)鍵詞：微間距淺埋盾構(gòu)隧道施工模擬有限元分析

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【摘要】：有限的城市用地是制約城市、城際軌道交通發(fā)展的重要因素,小間距盾構(gòu)隧道施工逐漸成為目前大中城市軌道交通建設(shè)中的常見(jiàn)形式,因此考慮地基條件和周邊環(huán)境對(duì)小間距盾構(gòu)施工過(guò)程進(jìn)行有限元模擬分析就成為施工技術(shù)優(yōu)化和施工組織設(shè)計(jì)的主要課題。本文以廣東某城際鐵路盾構(gòu)區(qū)間隧道為工程依托,針對(duì)小間距淺埋深且隨設(shè)計(jì)縱坡埋深漸變的設(shè)計(jì)特點(diǎn),建立了圍巖-管片襯砌-周邊鄰近建筑物的空間有限元分析模型,模擬和分析了不同盾構(gòu)施工工藝對(duì)圍巖、管片襯砌和周邊鄰近建筑物變形和受力的影響,得到了相應(yīng)的結(jié)論。本文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)采用巖土工程有限元分析方法,考慮圍巖土體、管片襯砌和周邊建筑物的材料本構(gòu)關(guān)系以及各自設(shè)計(jì)要素,建立了圍巖-管片-周邊建筑物所構(gòu)成的空間體系有限元分析模型,通過(guò)有限元分析軟件MIDAS/GTS針對(duì)該模型和后行隧道對(duì)先行隧道的影響規(guī)律等施工工況進(jìn)行了模擬分析,得到了施工過(guò)程中地表沉降、圍巖受力變化、管片變形及受力、施工對(duì)周邊鄰近建筑物的影響等計(jì)算結(jié)果。(2)針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過(guò)程中地表和圍巖受力狀況的計(jì)算結(jié)果表明,對(duì)于間距較小的區(qū)段,先、后行盾構(gòu)施工將在圍巖內(nèi)產(chǎn)生明顯的應(yīng)力重分布和應(yīng)力交疊現(xiàn)象,宏觀表現(xiàn)為較大的地層沉降以及較廣范圍的沉降槽;橫向沉降曲線最大沉降位移位置并不位于雙線隧道的中間位置而是發(fā)生了局部偏移即更偏向于后行盾構(gòu)隧道;縱向地表沉降曲線表現(xiàn)了先減小后增大的空間分布趨勢(shì)。盾構(gòu)始發(fā)處上部和底部的圍巖應(yīng)力均較小,隨著后行隧道施工推進(jìn),圍巖應(yīng)力有沿隧道縱向增加的趨勢(shì),但均比同埋深圍巖的應(yīng)力水平小;在后行左洞的推進(jìn)過(guò)程中,圍巖各方向最大剪應(yīng)力均表現(xiàn)較低的應(yīng)力水平且其變化幅值較小。(3)針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過(guò)程中管片受力狀況的計(jì)算結(jié)果表明,后行盾構(gòu)隧道施工對(duì)先行隧道管片變形和受力的影響是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的過(guò)程。在后行盾構(gòu)未到達(dá)計(jì)算斷面時(shí),通過(guò)土體作用盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)先行隧道產(chǎn)生擠壓或剪切作用;而在盾構(gòu)通過(guò)或遠(yuǎn)離計(jì)算斷面時(shí),通過(guò)土體卸荷作用使先行隧道管片襯砌發(fā)生少量回彈變形并最終趨于穩(wěn)定。(4)針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間隧道施工過(guò)程中周邊鄰近建筑物的受力計(jì)算結(jié)果表明,雙線盾構(gòu)隧道施工全過(guò)程中周邊鄰近建筑物結(jié)構(gòu)使用性能良好,框架結(jié)構(gòu)的柱間沉降表現(xiàn)為較均勻整體沉降,結(jié)構(gòu)本身不產(chǎn)生附加應(yīng)力,即周邊鄰近建筑物柱間不均勻沉降、柱傾斜值和構(gòu)件組合應(yīng)力水平等指標(biāo)均處于安全可控的范圍內(nèi)。本文上述研究成果為論證相關(guān)施工技術(shù)方案和工藝優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù),研究結(jié)果可供相關(guān)工程參考。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)隧道 小間距 淺埋 有限元模擬 施工技術(shù)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U455.43
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 選題背景12-14
• 1.2 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 盾構(gòu)隧道施工技術(shù)和理論分析19-34
• 2.1 盾構(gòu)隧道施工工藝19-21
• 2.1.1 土壓平衡盾構(gòu)施工基本原理19-20
• 2.1.2 淺埋施工的施工工藝控制20-21
• 2.2 盾構(gòu)隧道施工階段地基變形理論21-30
• 2.2.1 地基變形的原因與發(fā)生機(jī)理21-23
• 2.2.2 地基變形的三維擴(kuò)散分布23-25
• 2.2.3 地基變形預(yù)測(cè)25-30
• 2.2.4 地基變形對(duì)鄰近建筑物等的影響30
• 2.3 小間距并行盾構(gòu)隧道施工的相互影響分析30-33
• 2.3.1 相互影響關(guān)系分析31-32
• 2.3.2 影響程度的預(yù)測(cè)方法32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 小間距淺埋盾構(gòu)隧道施工有限元模型建立34-58
• 3.1 工程概況34-40
• 3.1.1 地面條件及地貌特征35
• 3.1.2 巖土分層及地質(zhì)特征35-37
• 3.1.3 水文地質(zhì)條件37-38
• 3.1.4 微間距超淺埋段區(qū)間隧道及周邊環(huán)境說(shuō)明38-40
• 3.2 MIDAS/GTS有限元軟件簡(jiǎn)介40-41
• 3.3 本構(gòu)選擇及非線性分析41-51
• 3.3.1 本構(gòu)模型的選擇41-48
• 3.3.2 非線性分析48-51
• 3.4 基本假定51-52
• 3.5 模型計(jì)算參數(shù)52-55
• 3.6 模型邊界條件及網(wǎng)格劃分55-56
• 3.7 盾構(gòu)施工工況56-57
• 3.8 本章小結(jié)57-58
• 第四章 小間距淺埋盾構(gòu)隧道施工有限元模擬分析58-84
• 4.1 地表沉降分析58-65
• 4.1.1 橫向地表沉降影響60-63
• 4.1.2 縱向地表沉降影響63-65
• 4.2 圍巖應(yīng)力分析65-69
• 4.2.1 正應(yīng)力分析65-67
• 4.2.2 剪應(yīng)力分析67-69
• 4.3 管片分析69-79
• 4.3.1 管片軸向應(yīng)力分析70-72
• 4.3.2 管片徑向應(yīng)力分析72-73
• 4.3.3 管片環(huán)向應(yīng)力分析73-75
• 4.3.4 管片變形分析75-79
• 4.4 對(duì)鄰近建筑物影響分析79-82
• 4.4.1 柱間不均勻沉降分析80-81
• 4.4.2 框架結(jié)構(gòu)傾斜值分析81-82
• 4.4.3 結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析82
• 4.5 本章小結(jié)82-84
• 結(jié)論與展望84-86
• 結(jié)論84-85
• 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果89-90
• 致謝90-91
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)91

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7 魏新江;魏}，

本文編號(hào)：577997