本文選題：盾構隧道 + 開挖面　； 參考：《湖南大學》2014年碩士論文

【摘要】：盾構法是隧道暗挖法中的一種全機械化的施工方法。它以對周圍環(huán)境影響小、機械化程度高及隧洞成型質量好等優(yōu)點而被廣泛應用。盾構隧道施工中，選擇合理的開挖面支護力，不僅能夠保證開挖面的穩(wěn)定，，而且能夠有效減少開挖對周圍地層變位及構筑物的影響。當盾構機通過軟硬不均的雙地層時，上地層軟土和下臥硬層的剛度差異較大，導致開挖面支護壓力比在均質土層中更加難以控制。如控制不當，會造成地表沉降過大甚至發(fā)生工程事故。因此，進行雙地層條件下盾構隧道開挖面穩(wěn)定性研究具有重要理論和工程意義。本文擬對盾構隧道在雙地層條件下的穩(wěn)定性進行了數值模擬和理論分析，主要內容如下： 首先，選用非線性軟件ADINA進行數值模擬分析。通過設計模擬方案與已有文獻進行對比，驗證此軟件在分析隧道開挖問題上的可行性。分別建立上軟下硬土層和上硬下軟土層條件的隧道開挖模型，通過依次減小開挖面支護力，得到相應的開挖面中心點水平位移及對應的地表沉降。通過分析中心點的水平位移隨開挖面支護力變化的規(guī)律求得極限最小支護力。比較這兩種地質條件下隧道失穩(wěn)的破壞形式，為理論模型的建立提供依據。對隧道進行敏感性參數分析，討論埋深、上層土體彈性模量及上層土體內摩擦角對開挖面極限支護力的影響。 其次，對已有楔形體模型進行歸納總結，基于極限平衡理論及數值分析的結論提出適用于雙地層的楔形體模型，通過平衡方程求解出極限支護力的表達式。將上述模型拓展到復雜地層開挖面支護力的分析，給出用于分析復雜地層開挖面支護力公式。當上部土層為軟弱土層時，滑動面的底邊可能出現在兩土層的交界線處，而不是隧道的底部，開挖面發(fā)生部分失穩(wěn)破壞。 最后，結合廣州地鐵某施工段的實際情況進行數值模擬和理論模型分析，所得的結果與工程實測結果相近，證明本文的數值模擬方法與理論模型可行，能夠用于分析工程問題。
[Abstract]:Shield tunneling is a fully mechanized construction method in tunneling. It is widely used because of its small influence on the surrounding environment, high degree of mechanization and good quality of tunnel forming. In shield tunnel construction, choosing reasonable excavation surface support force can not only guarantee the stability of excavation surface, but also effectively reduce the influence of excavation on surrounding strata displacement and structure. When the shield machine passes through the hard and soft double strata, the stiffness difference between the upper soft soil and the underlying hard layer is great, which results in more difficult to control the support pressure of the excavated surface than in the homogeneous soil layer. If the control is not proper, it will cause the surface subsidence to be too large or even an engineering accident. Therefore, it is of great theoretical and engineering significance to study the excavation surface stability of shield tunnel under double strata. In this paper, numerical simulation and theoretical analysis of the stability of shield tunnel under the condition of double strata are carried out. The main contents are as follows: firstly, the nonlinear software Adina is used to carry out the numerical simulation and analysis. The feasibility of the software in the analysis of tunnel excavation problem is verified by comparing the design simulation scheme with the existing literature. The tunnel excavation models of the upper soft and lower hard soil layer and the upper and lower soft soil layer are established respectively. The horizontal displacement of the center point of the excavated surface and the corresponding surface settlement are obtained by decreasing the supporting force of the excavated surface in turn. The limit minimum support force is obtained by analyzing the law of horizontal displacement of center point changing with the support force of excavating surface. The failure modes of tunnel instability under these two geological conditions are compared to provide the basis for the establishment of theoretical model. The sensitivity parameters of the tunnel are analyzed, and the effects of the depth of the tunnel, the elastic modulus of the upper soil and the internal friction angle of the upper soil on the ultimate support force of the excavated surface are discussed. Secondly, the existing wedge model is summarized. Based on the limit equilibrium theory and numerical analysis, the wedge-shaped model suitable for the double strata is proposed, and the expression of the ultimate support force is solved by the equilibrium equation. The above model is extended to the analysis of the support force of the excavated surface in complex strata, and the formula for analyzing the support force of the excavated surface in the complex formation is given. When the upper soil layer is a weak soil layer, the bottom of the sliding surface may appear at the junction of the two soil layers rather than the bottom of the tunnel. Finally, the numerical simulation and theoretical model analysis are carried out according to the actual situation of a certain construction section of Guangzhou Metro. The results obtained are similar to the measured results, which proves that the numerical simulation method and the theoretical model in this paper are feasible and can be used in the analysis of engineering problems.
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U455.43

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本文編號：2077828