【摘要】：現(xiàn)今,我國的城市建設(shè)正處在一個快速發(fā)展的階段,城市規(guī)模越來越大,人口密度一直保持穩(wěn)增不減的態(tài)勢,隨之而來的交通擁堵問題也亟待解決。而發(fā)展地鐵軌道交通無疑是解決擁堵問題的最佳途徑,因此地鐵的建設(shè)也在如火如茶的進(jìn)行當(dāng)中。城市地鐵多采用盾構(gòu)法開挖修建,有時由于選線原則,盾構(gòu)隧道不可避免的要下穿江、河、湖等水域。本文以某城市地鐵盾構(gòu)隧道下穿河流為工程背景,通過理論分析、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場監(jiān)測來研究盾構(gòu)下穿河流時土體的變形規(guī)律和管片的上浮現(xiàn)象。主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)總結(jié)常用的最小覆土厚度計(jì)算公式,在考慮土體損失的條件下推導(dǎo)上浮力作用使地層發(fā)生位移的平面二維解,將計(jì)算得到的位移值與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果相對比,兩者變形曲線基本相似。(2)基于抗浮穩(wěn)定求解盾構(gòu)下穿河流工程所需的最小覆土厚度,同時建立二維有限元模型,考慮漿液浮力作用下不同覆土厚度的隧道開挖所引起的地層變形規(guī)律和隧道上方覆土的應(yīng)力分布狀況,同時研究管片的上浮規(guī)律。得出覆土厚度增加地層位移變形會隨之減小的規(guī)律,但當(dāng)覆土厚度達(dá)到一定的數(shù)值后,這種影響不再明顯;有上浮力作用時隧道上方的覆土?xí)霈F(xiàn)一個“倒三角”的拉應(yīng)力區(qū),此拉應(yīng)力區(qū)隨著覆土厚度的增加而減小,且影響效果逐漸減小。覆土厚度的增加能較好的控制管片大上浮,但同時管片會受到更大的擠壓力,管片變形將隨之增大。(3)建立三維數(shù)值模型,研究盾構(gòu)下穿河流時,不同的掌子面推力,不同漿液類型和不同的注漿壓力對地層變形的影響。模擬結(jié)果說明盾構(gòu)掘進(jìn)時對河堤的擾動較大,合理選擇掌子面推力、漿液類型和注漿壓力對地層變形有較好的控制效果,盾構(gòu)施工對處于掌子面前后約26m范圍內(nèi)的地層有較大影響,超出26m后影響很小。(4)分別在河流未加固和采取注漿加固措施的條件下進(jìn)行數(shù)值模擬,分析地表和管片的豎向位移變化情況,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測值進(jìn)行對比。結(jié)果表面盾構(gòu)穿越未加固的河底覆土?xí)r,河床會發(fā)生較大的隆起,最大隆起值約16.6mm,管片上浮明顯;進(jìn)行注漿加固后能有效控制地表變形,數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測值有一定偏差,但偏差值相對監(jiān)測值未超過30%,且兩者的豎向位移變化趨勢基本一致,可說明數(shù)值模擬計(jì)算可為后續(xù)的實(shí)際工程提供一定的借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U455.43
【圖文】：

對于盾構(gòu)下穿淺覆土體的水域所需的最小覆土厚度的計(jì)算方法，目前最為簡逡逑單和常見的計(jì)算分析方法為通過保持管片上覆土柱的重量與管片受到的浮力處于逡逑平衡狀態(tài)來進(jìn)行計(jì)算［３４］，管片計(jì)算簡圖和管片受力示意圖如圖２－１和圖２－２所示。逡逑計(jì)算過程如下：逡逑%藉義希蟈危哄危鑠義希礤危垮義賢跡玻憊芷撲慵蟯煎甕跡玻補(bǔ)芷芰κ疽饌煎義系ノ懷ざ裙芷災(zāi)兀俏哄義希清澹藉澹簦簦ǎ遙玻潁玻沐危ǎ玻保╁義希保卞義

本文編號：2805952