地铁隧道下穿施工对城市沥青路面结构安全影响研究

摘要

为了保证盾构隧道施工期间路面结构的安全，需在研究城市地铁隧道盾构法开挖引起的地面横向沉降规律的基础上结合我国城市道路沥青路面结构自身的特点，进一步研究盾构下穿施工引起的上覆半刚性基层沥青路面结构层力学响应规律，最后从沥青路面结构自身安全性角度分析某一特定地层条件下盾构下穿施工地面沉降控制标准，对指导盾构施工及保护周边地表建筑物、道路及地下管线具有参考价值，主要工作如下: 首先，本文借鉴经典Peck公式对两典型隧道施工横断面沉降曲线进行了拟合分析，得到了DCM法中的相关计算参数，进而利用ABAQUS软件建立有限元计算模型分析了四种隧道开挖边界位移收敛模式下的地面沉降分布规律，得出BC-2和BC-4位移收敛模式在本研究中具有较好的适用性。 其次，选取某一典型城市沥青道路路面结构作为分析对象，基于路基不均匀沉降下的路面结构附加应力理论分析结果，选取沉降槽宽度系数i和地层损失率VL作为变量参数，然后建立有限元计算模型分析了沥青路面力学响应规律，得出隧道中心线处基层层底由于会最先发生破坏可作为应力控制点。 最后，基于分析现有沉降控制标准的基础上，考虑地层损失率、影响范围内建筑物等的安全以及隧道施工风险，建立有限元计算模型，通过分析路面结构在不同不均匀沉降曲线下的力学响应规律，同时考虑标准行车荷载作用，得出在隧道埋深不大时，基于路面结构自身安全角度计算所得的地面沉降值具有控制意义。针对某一特定地层条件(k=0.5)经计算分析选取覆土厚度为8m和12m的地面沉降控制标准分别为18mm和34mm。

目录

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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 隧道施工对地层变形影响研究

1．2．2 隧道施工对道路影响研究

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究的主要内容

1．3．3 技术路线

第二章 盾构施工引起的地表沉降特征及机理

2．1 土压盾构施工工艺简介

2．2 盾构推进引起的土体位移影响因素

2．3 地表沉降机理

2．3．1 地层损失

2．3．2 受扰动土的再固结

2．4 地表沉降规律

2．4．1 地表横向沉降规律

2．4．2 地表纵向沉降规律

2．5 地表沉降分布范围

2．6 本章小结

第三章 地铁盾构隧道下穿施工对地表沉降影响分析

3．1 ABAQUS在岩土工程中的适用性

3．2 某工程实例拟合分析

3．2．1 工程概况

3．2．2 横断面实测沉降值拟合分析

3．3 某工程实例数值分析

3．3．1 隧道开挖模拟方法选用

3．3．2 模型建立

3．3．3 计算结果分析

3．4 本章小结

第四章 不均匀沉降对沥青路面结构安全影响

4．1 不均匀沉降引起的沥青路面结构力学响应

4．1．1 典型城市沥青路面结构型式选取

4．1．2 路面结构层行车荷载响应

4．1．3 附加应力理论分析

4．1．4 附加应力数值计算

4．2 盾构施工引起的路面沉降控制标准研究

4．2．1 现有规范要求

4．2．2 施工引起的路面不均匀沉降要求分析

4．2．3 现有基于平整度指标要求的地面沉降控制标准

4．2．4 基于路面结构自身安全要求的地面沉降控制标准分析

4．2．5 地面沉降控制标准对比分析

4．3 地面沉降控制建议

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献