城市小净距隧道与既有人防洞室相互影响研究

摘要

随着中国经济的腾飞发展，基础设施大量建设，各城市都出现了用地紧张等限制城市发展的问题，因此将城市交通系统置于地下的想法应运而生，地下空间的开发利用成为各大城市发展的新课题。随着地下工程的发展，地下交通工程结构越来越复杂，临近建筑物相互影响呈现较大的不确定性。城市隧道与地下结构物相互穿越的工况下，施工中需要考虑既有建筑物与新建结构物之间的影响，又要考虑结构物稳定性的变化对围岩的影响。因此为了更好指导工程实践，本文依托实际工程研究新建小净距隧道与既有人防洞室的相互影响特性。
　　本文主要进主要研究内容及取得成果如下:
　　①收集总结了城市隧道施工对既有建筑物的影响和交叉隧道施工力学特性研究现状，得出了新建隧道对既有建筑物的影响的主要因素，主要包括新建隧道的埋深、新建隧道与既有建筑物距离、交叉角度、开挖方式、新建隧道支护参数等。
　　②以重庆市渝中区大化路隧道与既有人防洞室交叉段为工程背景，研究新建隧道施工与既有人防洞室的相互影响。分析了新建小净距隧道的净距、交叉角度、新建隧道的开挖方法、开挖进尺、小净距隧道左右掌子面间距以及人防洞室加固情况下新建小净距隧道与既有人防洞室相互影响的力学特性。在新建小净距隧道与人防洞室交叉段施工过程中，新建隧道对既有人防洞室结构的变形及应力的影响变化变化都非常显著。在本文研究的几个因素中，新建隧道的净距、开挖方式、开挖进尺对新建隧道和既有人防洞室的影响最为显著。在选取合理小净距隧道净距工况下隧道左右掌子面间距对新建隧道和既有人防洞室影响相对较小，但是隧道左右掌子面施工间距对小净距隧道初期支护和既有人防洞室的变形及受力过程影响较大。
　　③通过有限元数值分析和现场监控量测对比得出，论证了小净距隧道在穿越人防洞室段采用台阶法、开挖进尺3m、左右掌子面间距为12m的施工方案可行。根据实际有限元数值模拟结果和施工情况，提出了结合台阶法施工，减小开挖进尺，增大左右掌子面间距让支护结构尽快封闭成环等措施可将围岩变形控制在理想范围内。对人防洞室采用浆砌片石回填加固，能有效减小对周围岩体的扰动，保证围岩完整性，减小新建小净距隧道和人防洞室变形。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 城市隧道施工对既有建筑物的影响研究现状

1．2．2 交叉隧道施工力学特性研究现状

1．2．3 国内外研究现状点评

1．3 研究内容及思路

第二章 交叉隧道受力特性及有限元分析理论

2．1 交叉隧道的受力特点

2．1．1 初始地应力场

2．1．2 隧道施工各阶段应力场

2．1．3 交叉隧道应力分析

2．2 地下工程有限元基本理论

2．2．1 屈服法则

2．2．2 弹塑性应变关系

2．2．3 有限元分析步骤

2．3 MAIDAS／GTS介绍

2．3．1 MIDAS／GTS求解过程

2．3．2 单元类型

2．3．3 本构模型

2．4 小结

第三章 城市小净距隧道与既有人防洞室影响因素研究

3．1 工程背景

3．1．1 隧道位置概况

3．1．2 气象与水文

3．1．3 地形、地貌条件

3．1．4 地形、地貌条件

3．1．5 地质构造

3．1．6 不良地质作用及地质灾害体

3．2 几何模型和计算方案

3．2．1 工况设计

3．2．2 数值建模计算

3．3 净距对小净距隧道影响计算结果与分析

3．3．1 净距对小净距隧道位移影响计算结果分析

3．3．2 净距对小净距隧道应力影响计算结果分析

3．4 净距对人防洞室影响计算结果与分析

3．4．1 净距对人防洞室拱顶位移影响计算结果分析

3．4．2 净距对人防洞室应力影响计算结果分析

3．5 交叉角度对小净距隧道影响计算结果与分析

3．5．1 交叉角度对小净距隧道位移影响计算结果分析

3．5．2 交叉角度小净距隧道应力影响计算结果分析

3．5 交叉角度对人防洞室计算结果与分析

3．5．1 交叉角度对人防洞室位移影响计算结果分析

3．5．2 交叉角度对人防洞室应力影响计算结果分析

3．6 小结

第四章 城市小净距隧道施工方案研究

4．1 城市小净距隧道与既有人防洞室交叉段的影响

4．1．1 新建小净距隧道变形与应力分析

4．1．2 既有人防洞室变形与应力分析

4．2 人防洞加固数值模拟

4．2．1 加固对小净距隧道影响分析

4．2．2 加固对人防洞室中间段影响分析

4．3 小结

第五章 数值计算结果与实际监控量测对比分析

5．1 监控量测目的及方法

5．1．1 监控量测任务

5．1．2 控制标准

5．2 监控量测结果与分析

5．2．1 监测作业方法

5．3．2 监测数据处理

5．3．3 有限元数值模拟结果与监测数据对比

5．3 方案建议

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在校时期发表的论著及取得的科研成果