双孔平行隧道施工地表位移及变形研究

摘要

城市中修建隧道不可避免会影响地面建筑、地下管线等，所以需要对隧道施工地表位移及变形进行研究。城市中隧道常以双孔平行隧道的形式出现，而双孔平行隧道施工地表位移及变形比单孔的复杂，通常第二条隧道要滞后修建，所以当第二条隧道施工时，会对第一条隧道施工地表位移及变形产生影响，同时第二条隧道施工地表位移及变形也会受到第一条隧道的影响。为了对工程提供一定的指导和借鉴作用，有必要对双孔平行隧道施工地表位移及变形进行研究。 本文根据大量双孔平行隧道施工地表沉降实测资料，运用随机介质理论，Peck公式、数值模拟等方法对双孔平行隧道施工引起的地表位移及变形进行研究。主要内容包括： 1.根据收集到的大量土压平衡盾构施工、开敞式盾构施工、矿山法施工引起的地表沉降实测资料，分析双孔平行隧道施工地表沉降的特点。 2.对双孔平行隧道左右洞施工引起的地表位移及变形分别利用Peck公式和随机介质理论进行计算，然后利用叠加的方法将左右洞的计算结果相加，得到双孔平行隧道施工引起的地表位移及变形，并通过实例分析说明这种方法对计算双孔隧道施工地表位移及变形是适用的。 3.选择隧道断面的收敛模式，将其作为数值模拟的位移边界条件来分析双孔平行隧道施工地表位移。其中包括有： (1)通过计算值与实测值的对比，说明在利用数值模拟分析双孔平行隧道施工地表位移时，所选的收敛模式作为位移边界条件是正确的。 (2)分析隧道间距、埋深、以及地层损失对双孔平行隧道施工地表位移的影响，并得出相互影响的图表。 4.利用复变函数和Schwarz交替法，得到半无限平面内双孔平行隧道在均布径向位移边界条件下的解析解，通过计算编程，顺利实现了该求解过程，并且通过工程实例分析进行了验证。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.2.1经验法

1.2.2解析法

1.2.3数值法

1.2.4模型试验法

1.3本文的主要研究内容

第二章双孔平行隧道施工地表沉降工程实例分析

2.1土压平衡盾构施工双孔平行隧道地表沉降

2.1.1泰国曼谷地铁隧道

2.1.2南京地铁南北线一期工程

2.1.3南京地铁莫愁湖站～汉中门站区间

2.1.4其它一些采用土压平衡盾构施工实例

2.2开敞式盾构施工双孔平行隧道地表沉降

2.2.1在粘土中双孔平行隧道施工的地表沉降

2.2.2在砂土中双孔平行隧道施工的地表沉降

2.3矿山法施工双孔平行隧道地表沉降

2.3.1工程概况

2.3.2地表测点布置

2.3.3地表沉降监测

2.4双孔平行隧道施工地表沉降特点

第三章双孔平行隧道施工地表位移计算的叠加方法

3.1叠加方法的应用

3.2隧道施工地表位移计算的Peck公式。

3.2.1 Peck公式概述

3.2.2工程实例分析

3.3随机介质理论用于隧道施工地层位移及变形

3.3.1随机介质理论概述

3.3.2工程实例分析

3.3.3计算参数对比

3.4分析总结

第四章双孔平行隧道施工地表位移数值分析

4.1引言

4.2有限差分数值分析方法

4.2.1 FLAC的基本原理

4.2.2摩尔—库仑模型

4.2.3隧道开挖效应模拟

4.2.4隧道开挖模拟的FLAC实现

4.3数值计算

4.3.1确定位移边界条件

4.3.2工程实例分析

4.3.3影响因素分析

4.3.4小结

第五章半无限平面双孔平行隧道开挖平面弹性解析解

5.1引言

5.2平面问题的复变函数法原理

5.2.1应力函数的复变函数表示

5.2.2应力和位移的复变函数表示

5.2.3边界条件的复变函数表示

5.2.4保角变换与曲线坐标

5.3 Schwarz交替法的基本原理

5.4半无限弹性平面双孔平行隧道开挖的解析解

5.4.1问题的描述

5.4.2半无限弹性平面存在洞1的解

5.4.3洞2周边附加面力的确定

5.4.4在均布径向位移及反面力作用下只存在洞2的解

5.4.5应力场和位移场的求解

5.4.6求解半无限弹性平面包含双孔平行隧道问题的实现

5.5工程实例分析

5.6 小结

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及科研情况