矿山法与盾构组合施工地铁隧道管片的受力及变形研究

摘要

近年来，我国经济与现代化建设快速发展，城市轨道交通的发展步伐也不断加快，且城市轨道交通在很多城市的建设中被重视，并纳入城市规划和建设中。伴随我国城市轨道交通隧道的工程建设步伐不断加快，由于地铁隧道的施工地质条件也越来越复杂，所以施工中常常需要对两种施工工法进行组合使用，才能更好地解决施工中会遇到的各种困难，比如，可以额解决硬岩段的掘进困难，同时在软岩段施工的风险大大降低。盾构机的拆卸、吊出以及再始发等工作不需要在硬岩段中设置，大大降低了施工场地的局限性，大大方便施工组织。但是两种工法的结合也会随之出现一些问题，如管片纵向压紧力不足，出现渗漏水，管片错台；管片会在回填后产生上浮，降低盾构机姿态控制发生的性能等问题。
　　为解决盾构通过矿山法施工带来的问题，本文以武汉地铁三号线由王家湾到宗关的区间段为背景，通过ANSYS有限元的计算软件，对管片在盾构机空推矿山后形成的隧道进行模拟分析，分析管片纵向应力的变化规律以及管片竖向受力情况。并且结合理论计算，运用数学与力学知识分析管片上浮及错台规律。
　　通过理论计算与有限元软件的模拟分析，得到了管片在盾构通过矿上法隧道中的纵向应力与据盾尾距离的变化规律，同时得出管片竖向受力与上浮关系以及管片上浮与错台据盾尾距离的关系。将理论计算结果与有限元软件得到的结果比较，相互验证提高研究结果的可信度。本文得到的结论对盾构通过矿上法隧道施工具有一定指导意义。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第二章 工程概况

2.1工程地点

2.2工程地质及水文地质

2.3地形地貌

2.4场地地理位置及周边环境条件

第三章 管片纵向应力及变形的研究

3.1概述

3.2管片压紧需要的推力

3.3盾构机空推能提供的反力计算

3.4管片纵向应力变化的数值分析

3.5小结

第四章 管片回填后管片的竖向应力及位移的研究

4.1概述

4.2管片竖向应力及位移变化的数值分析

4.3小结

第五章 管片上浮的理论分析

5.1概述

5.2管片上浮理论研究

5.3控制管片上浮的措施

5.4小结

第六章 管片错台的理论研究

6.1概述

6.2管片错台的理论研究

6.3防止管片错台的措施

6.4小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢