本文關(guān)鍵詞：蘭州地鐵盾構(gòu)施工對地表變形的影響分析

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【摘要】：目前,我國經(jīng)濟處于持續(xù)高速發(fā)展時期,城市地鐵建設(shè)也在迅速發(fā)展,許多項目的建設(shè)要用盾構(gòu)機施工。盾構(gòu)法在地下空間作業(yè),不影響地面交通,且對各種復(fù)雜地質(zhì)條件有較強的適應(yīng)性,諸多優(yōu)點使得盾構(gòu)法廣泛應(yīng)用于地鐵施工建設(shè)當中。雖然盾構(gòu)法施工工藝和技術(shù)水平在不斷進步,但施工中仍會對盾構(gòu)機周圍土體產(chǎn)生擾動,引起地表變形。本文以蘭州地鐵1號線為背景,選取世紀大道~迎門灘為研究區(qū)段,利用有限元軟件ANSYS建立了三維模型,通過模擬盾構(gòu)開挖過程,分析研究了盾構(gòu)法施工對地表變形的影響,并對比分析了不同等代層厚度和掌子面頂進壓力對地表變形的影響,主要得到了以下結(jié)論:(1)在盾構(gòu)開挖過程中地表出現(xiàn)了前隆后沉的現(xiàn)象。在開挖面前方約12m處發(fā)生隆起,隨著盾構(gòu)隧道的開挖,開挖面后方的土體會發(fā)生進一步的沉降。而后開挖起始面的地表沉降值保持在19mm左右,達到穩(wěn)定狀態(tài)。(2)開挖面上方地層沉降由地表至隧道拱頂逐漸增大,在拱頂處地層沉降達到最大,而在仰拱處地層隆起達到最大。(3)盾構(gòu)開挖引起的地表最大橫向沉降值位于隧道中軸線處,而開挖時開挖面處引起的地表沉降約為該處地表最終沉降值的42%。(4)利用Peck公式進行計算,并將結(jié)果繪制于圖中與ANSYS模擬結(jié)果進行對比。當?shù)貙訐p失率為0.35%時,地表橫向最大沉降值為8.1mm,與模擬結(jié)果接近。將Peck公式中沉降槽寬度i進行修正,得到的理論數(shù)值曲線與ANSYS數(shù)值模擬曲線更為接近。(5)不同的等代層厚度會引起不同的地表沉降。等代層厚度越大,在開挖過程中會有較大地表沉降,而隨著等代層厚度變小,地表沉降也越來越小。等代層厚度的變化對隧道中軸線附近的地表變形影響較大。(6)不同的掌子面頂進壓力也會引起不同的地表沉降。掌子面頂進壓力越大,沿隧道軸向的地表縱向位移也越大;隨著開挖的進行,不同掌子面頂進壓力引起的地表沉降差值變小,但開挖面前方的隆起值差別明顯。(7)在實際施工中,開挖前做好現(xiàn)場調(diào)查和地質(zhì)情況調(diào)查,開挖過程中設(shè)定合理的土艙壓力、控制好盾構(gòu)掘進方向并根據(jù)需要及時調(diào)整、對土體進行改良并做好同步、二次注漿,開挖后綜合分析判斷地層風(fēng)險性,采取相應(yīng)的措施。另外,應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng)的建立也是必不可少的。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu) 地表沉降 Drucker-Prager屈服準則 數(shù)值模擬 控制措施
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43;U231.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 引言10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 2 盾構(gòu)法施工對地表變形理論分析16-21
• 2.1 盾構(gòu)法簡介16-18
• 2.1.1 盾構(gòu)法隧道施工的發(fā)展概況16
• 2.1.2 盾構(gòu)的分類16-17
• 2.1.3 盾構(gòu)法的施工原理和過程17
• 2.1.4 盾構(gòu)法優(yōu)缺點17-18
• 2.2 地層變形的時空效應(yīng)理論18-19
• 2.2.1 地層變形的時間效應(yīng)18-19
• 2.2.2 地層變形的空間效應(yīng)19
• 2.3 引起地層變形的原因19-20
• 2.3.1 地層損失引起的變形19
• 2.3.2 土體固結(jié)引起的變形19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 盾構(gòu)法施工數(shù)值模擬21-28
• 3.1 有限元簡介21-23
• 3.1.1 有限元法的基本思想和特點21
• 3.1.2 有限元法的求解步驟21-23
• 3.2 ANSYS軟件概述23-24
• 3.3 本構(gòu)模型的選取24-27
• 3.4 ANSYS模擬盾構(gòu)開挖的過程27
• 3.5 本章小結(jié)27-28
• 4 蘭州地鐵盾構(gòu)開挖數(shù)值模擬28-47
• 4.1 工程概況及地質(zhì)條件28-32
• 4.1.1 工程概況28
• 4.1.2 工程地質(zhì)條件28-29
• 4.1.3 場地地層巖性特征29-32
• 4.2 盾構(gòu)機型的選擇32
• 4.2.1 盾構(gòu)機選型原則32
• 4.2.2 盾構(gòu)機選型確定32
• 4.3 建立模型32-33
• 4.4 計算模型結(jié)果及分析33-46
• 4.4.1 位移分析33-39
• 4.4.2 盾構(gòu)開挖時不同等代層厚度對地表沉降的影響39-43
• 4.4.3 盾構(gòu)開挖時不同掌子面頂進壓力對地表沉降的影響43-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 5 地表沉降的控制措施47-52
• 5.1 開挖前控制措施47
• 5.1.1 開挖前現(xiàn)場調(diào)查47
• 5.1.2 開挖前地質(zhì)情況調(diào)查47
• 5.2 開挖過程中控制措施47-51
• 5.2.1 合理設(shè)定艙內(nèi)壓力47-48
• 5.2.2 盾構(gòu)掘進方向的控制與調(diào)整48-49
• 5.2.3 土體改良49-50
• 5.2.4 同步及二次注漿50-51
• 5.3 開挖后的控制措施51
• 5.4 建立應(yīng)急機制51
• 5.5 本章小結(jié)51-52
• 6 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 結(jié)論52
• 6.2 展望52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-57
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果57

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚愛軍;趙強;管江;劉方元;宿寧;;基于北京地層地鐵隧道施工的Peck公式的改進[J];地下空間與工程學(xué)報;2010年04期

2 潘海澤;蔣冰玉;黃濤;;Peck公式在天津隧道盾構(gòu)施工地面沉降預(yù)測中的適用性分析[J];測繪科學(xué);2010年03期

3 夏元友;張亮亮;王克金;;地鐵盾構(gòu)穿越建筑物施工位移的數(shù)值分析[J];巖土力學(xué);2008年05期

4 徐前衛(wèi);朱合華;廖少明;鄭七振;周奎;;軟土地層土壓平衡盾構(gòu)法施工的模型試驗研究[J];巖土工程學(xué)報;2007年12期

5 李曙光;方理剛;趙丹;;盾構(gòu)法地鐵隧道施工引起的地表變形分析[J];中國鐵道科學(xué);2006年05期

6 劉波;陶龍光;李希平;唐孟雄;;地鐵盾構(gòu)隧道下穿建筑基礎(chǔ)誘發(fā)地層變形研究[J];地下空間與工程學(xué)報;2006年04期

7 茅承覺;;有關(guān)泥水加壓式盾構(gòu)機掌子面土壓力計算的探討[J];建設(shè)機械技術(shù)與管理;2006年04期

8 姜忻良,趙志民;盾構(gòu)施工引起土體位移的空間計算方法[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(城市科學(xué)版);2005年02期

9 唐益群,宋永輝,周念清,黃雨,葉為民,張慶賀;土壓平衡盾構(gòu)在砂性土中施工問題的試驗研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2005年01期

10 陳楓,胡志平;盾構(gòu)偏航引起的地表位移預(yù)測[J];巖土力學(xué);2004年09期

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本文編號：874859