本文關鍵詞：濱海區(qū)粉質(zhì)粘土地層盾構側穿單樁模型試驗研究

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【摘要】：本文依托天津地鐵1號線粉質(zhì)粘土地層盾構區(qū)間段典型工程特點,開展盾構穿樁工程的模型試驗、理論分析及數(shù)值模擬,分析了軟弱圍巖地層及既有樁體的力學響應,結論如下：(1)按1：100幾何相似比,自主設計了可實現(xiàn)自動頂推與盾尾同步注漿功能的盾構模型試驗系統(tǒng)；得到襯砌相似材料與質(zhì)量配比為石蠟：清潔石英砂(直徑1mm)：鋼纖維(直徑0.2mm,長5mm)=15：90：1；天津地區(qū)粉質(zhì)粘土地層相似材料配比為清潔河沙：200目重晶石粉：凡士林=8：3：1;模型試驗驗證了注漿控制軟弱圍巖-樁體系統(tǒng)位移的顯著作用,并標定了此粉質(zhì)粘土地層盾構注漿填充系數(shù)范圍1.4-1.6。(2)自主設計11組共計33個正交模型試驗,工況包括盾構隧道不同埋深(1D、2D、3D),不同支護(毛洞開挖、襯砌注漿支護)及樁隧相對位置(水平向距隧道中軸鉛垂面1D、2D、3D、樁底豎直向距隧道中軸水平面0.5D、0D、-0.5D),考察各工況的圍巖及樁體位移與應力響應；引入非接觸觀測PIV技術驗證模型試驗的地層位移及顆粒運移規(guī)律；綜合分析有、無樁各工況,確定了盾構穿樁K值變化區(qū)間。(3)觀測到無注漿、襯砌支護H/D=1-3的毛洞開挖引發(fā)典型的漸進性坍塌破壞過程：通過襯砌注漿支護,地層沉降得到有效控制,土壓力分布趨于均勻：同步注漿填充系數(shù)為1.5時,盾構對拱腰徑向壓力影響范圍為1.5D,1D～2D區(qū)域壓力降幅為10%以上;樁體繞流現(xiàn)象明顯,隨樁體埋深增大K值減小；盾構穿樁增大了樁側圍巖壓力,可觀測到樁體遮攔效應；樁位固定的工況對比中隨H/D增大,樁體彎矩增大：樁隧水平距離越大,樁體彎矩與樁頂位移越�。粯兜孜挥谒淼榔鸸熬�以下時產(chǎn)生負彎矩,極值位于拱腰。根據(jù)盾構穿樁相互影響的模型試驗結果,可將樁隧系統(tǒng)內(nèi)圍巖劃分為5個主要區(qū)域進行工況的針對性控制；并通過數(shù)值模擬驗證了相似模型試驗的基本規(guī)律、參數(shù)及圍巖區(qū)域劃分的合理性。
【關鍵詞】：盾構 粉質(zhì)粘土 單樁 注漿 模型試驗
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43;U231.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 盾構引起周邊圍巖變形與破壞研究12-18
• 1.2.2 盾構對樁體影響的區(qū)域化研究與機理18-22
• 1.3 主要研究內(nèi)容22
• 1.4 研究路徑與方法22-25
• 2 理論依據(jù)與工程背景25-43
• 2.1 盾構隧道對圍巖與樁體影響的力學模型25-34
• 2.2 工程背景34-41
• 2.3 本章小結41-43
• 3 盾構隧道-圍巖-樁體系統(tǒng)模型試驗設計43-79
• 3.1 概述43
• 3.2 試驗目的43-44
• 3.3 模型試驗裝置44-49
• 3.3.1 模型試驗臺架系統(tǒng)44-45
• 3.3.2 模型試驗加載系統(tǒng)45-46
• 3.3.3 模型試驗監(jiān)測系統(tǒng)46-49
• 3.4 模型試驗相似材料的選取與參數(shù)確定49-64
• 3.4.1 試驗相似原理與相似比尺確定49-50
• 3.4.2 襯砌相似材料的選擇與參數(shù)確定50-60
• 3.4.3 樁體相似材料的選擇與參數(shù)確定60-61
• 3.4.4 巖土體相似材料的選擇與參數(shù)確定61-64
• 3.5 試驗過程64-77
• 3.5.1 概述64-69
• 3.5.2 模型試驗正交表69-72
• 3.5.3 試驗數(shù)據(jù)分析與理論依據(jù)72
• 3.5.4 盾構過程與PIV示意72-77
• 3.6 本章小結77-79
• 4 試驗結果與分析79-111
• 4.1 開挖破壞分析79-84
• 4.2 盾構對有無樁軟弱圍巖的影響分析84-104
• 4.2.1 地表縱向沉降84-90
• 4.2.2 地表橫向沉降90-97
• 4.2.3 軟弱圍巖壓力97-104
• 4.3 盾構對樁體工作性狀的影響分析104-110
• 4.3.1 盾構對不同位置樁體彎矩的影響104-106
• 4.3.2 盾構對不同位置樁體樁頂位移的影響106-110
• 4.4 本章小結110-111
• 5 盾構對軟弱圍巖與樁體影響的數(shù)值模擬111-127
• 5.1 工程概述111-112
• 5.2 計算參數(shù)與說明112-115
• 5.3 結果分析與對比115-118
• 5.4 盾構施工對樁體的影響118-125
• 5.5 本章小結125-127
• 6 結論與展望127-129
• 6.1 結論127-128
• 6.2 展望128-129
• 參考文獻129-135
• 作者簡歷135-139
• 學位論文數(shù)據(jù)集139

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