發(fā)布時間：2019-04-01 07:10

【摘要】：摘要：隨著我國城市化進(jìn)程的加快,以城市軌道交通建設(shè)為主導(dǎo)的城市地下空間開發(fā)已進(jìn)入高潮。在城市地下工程建設(shè)中,由于城市環(huán)境復(fù)雜、線網(wǎng)規(guī)劃密集以及建設(shè)時間的先后順序不同,新建隧道近距離下穿既有地下結(jié)構(gòu)不可避免。穿越工程的安全問題主要表現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)自身安全和周圍環(huán)境安全兩個方面,而周圍環(huán)境安全問題更為突出,成為穿越工程的核心內(nèi)容。因此,研究城市暗挖隧道施工對既有地下結(jié)構(gòu)的影響及其控制,具有重要的現(xiàn)實意義。 本論文以北京地區(qū)地鐵4號、5號、9號、10號、機(jī)場線及多條市政管道等10個下穿工程為背景,采用案例統(tǒng)計、理論分析、數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測的方法,對淺埋暗挖隧道下穿工程中的既有地下結(jié)構(gòu)變形規(guī)律、地層與既有地下結(jié)構(gòu)的變形破壞特征、既有地下結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)及其演化機(jī)制、安全控制技術(shù)等問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,取得以下主要成果： (1)通過對北京地區(qū)典型下穿工程案例分析,得到既有地下結(jié)構(gòu)變形整體呈柔性、兩變形縫之間的單個管節(jié)呈剛性的特征。管節(jié)變形以整體沉降、旋轉(zhuǎn)和撓曲為主,呈現(xiàn)剛體運動特征；多個管節(jié)組合后呈“鏈狀”特征,與天然地層變形類似,可采用Peck公式進(jìn)行描述。 (2)基于鏡像法,采用當(dāng)層法原理對既有地下結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行等效,推導(dǎo)了淺埋圓形隧道開挖地層與既有地下結(jié)構(gòu)位移的解析解。將計算結(jié)果與天然地層變形相比較,既有地下結(jié)構(gòu)豎向沉降較小而范圍較廣,水平向變形遠(yuǎn)小于天然地層變形。研究表明,既有地下結(jié)構(gòu)的存在對地層變形具有約束和擴(kuò)散作用,解析解較好的反映了新建隧道-巖土體-既有地下結(jié)構(gòu)三者的相互作用關(guān)系。 (3)基于兩階段分析法,對穿越工程典型工況進(jìn)行分析,將既有地下結(jié)構(gòu)的變形破壞模式分為：V型、U型和W型,其中V型沉降最大、裂縫及受力較小,U型受力及裂縫最大、沉降較小,而W型變形、受力及裂縫均最小。進(jìn)而分析了開挖面積、施工方法、新舊隧道間距、新建雙洞隧道間距、既有地下結(jié)構(gòu)剛度及穿越夾角等因素對既有地下結(jié)構(gòu)受力及變形的影響。提出了穿越工程的合理施工方案。 (4)基于數(shù)值模擬方法和接觸面理論,對地層變形影響下既有地下結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)及演化機(jī)制進(jìn)行了研究。研究得出,地層變形會導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)洞周圍巖壓力的減小和摩阻力的產(chǎn)生,使既有地下結(jié)構(gòu)在豎向和水平向上受力不平衡,繼而在橫向和縱向產(chǎn)生沉降、傾斜、撓曲和扭轉(zhuǎn)；其中,側(cè)向摩阻力是不平衡力的重要組成部分,不可忽略；由于地層變形具有時空特性,因此不平衡力是不斷發(fā)生、演化的,相應(yīng)的地下結(jié)構(gòu)橫向和縱向的變形呈動態(tài)變化特征。 (5)將實測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬相結(jié)合,討論了新建隧道施工工法、輔助施工方法、新建隧道與既有地下結(jié)構(gòu)的埋深、既有地下結(jié)構(gòu)剛度、新建隧道雙洞間距、變形縫位置等因素對Peck公式經(jīng)驗參數(shù)的影響。將經(jīng)驗參數(shù)修正公式與Peck公式相結(jié)合,提出了預(yù)測既有地下結(jié)構(gòu)變形的方法,并進(jìn)行工程實例驗證。 (6)以上述研究成果為基礎(chǔ),豐富和完善了穿越工程安全控制技術(shù),形成了城市暗挖隧道穿越工程精細(xì)化過程控制體系,并在實際工程中進(jìn)行了成功應(yīng)用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U455

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2451347