盾构隧道近接地下连续墙施工影响试验研究

摘要

地铁已成为城市交通快速化发展不可缺少的因素。盾构法以其独特优势成为地铁施工最常用的方法。盾构隧道开挖过程中会不可避免地对邻近地下连续墙基坑围护结构造成影响，导致地下连续墙及其周边土层产生附加变形与附加内力，进而可能危及到上部结构的安全，因此研究盾构推进对邻近地下连续墙围护结构施工的影响，对确保邻近基坑围护结构的安全及盾构的顺利推进具有重要意义。目前，国内外就盾构隧道近接基坑施工的影响研究较少，所以本课题的研究显得尤为重要。
　　本论文借助室内模型试验与有限元软件ABAQUS计算相结合的方法，综合对比分析了室内模型试验的8种工况，并采用单因素分析方法研究了包括基坑开挖深度、隧道轴线与地下连续墙边缘水平距离、隧道埋深、掌子面推力、注浆压力等在内的不同影响因素，总结出了盾构推进对邻近地下连续墙围护结构施工的影响规律，最后提出了消除或减小盾构开挖对邻近基坑围护结构不利影响的有效措施。所得结论如下：
　　1、室内模型自由场试验结果验证了应用该模型进行研究分析是切实可行的，在此基础上进行不同工况条件下的室内模型试验，研究得出盾构隧道开挖引起的邻近地表土体的沉降曲线规律及不同土层土压力的变化规律基本相同，主要区别在数值的差异上，存在地下连续墙一侧的地表土体沉降明显小于另一侧，与隧道埋深越近的土层土压力变化越剧烈。受土体应力释放的影响邻近地下连续墙围护结构基本处于受拉状态，不同工况条件下应变最大值出现在墙身的位置不同；
　　2、单因素影响分析得出，在一定范围内邻近地表土体沉降量以及地下连续墙墙身应变都随着隧道轴线与地下连续墙边缘水平距离的增大而减小，但是隧道埋深越浅，盾构隧道开挖对周边地表土体沉降的影响越大，因此实际工程中隧道埋深不宜过浅；
　　3、数值模拟分析结果显示，掌子面推力与原始土体压力相同时邻近地表土体沉降量最小。不同注浆压力作用下地下连续墙墙身应变变化规律基本相同，且随着注浆压力的增大，地下连续墙墙身应变也随之增大，但是最大应变值出现在墙身的位置不变。

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第一章 绪论

1.1 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要内容、研究方法及创新点

第二章 室内模型试验的可行性研究

2.1 室内模型试验相似关系的确定

2.2 室内模型试验介绍

2.3土压力盒的标定

2.4室内模型试验设计

2.5盾构隧道动态开挖诱发地面沉降分析

2.6本章小结

第三章 盾构开挖对地下连续墙及其周边土层工作性状的影响分析

3.1 盾构开挖对地下连续墙周边土层工作性状的影响分析

3.2 盾构开挖对邻近地下连续墙内力的影响规律

3.3 单因素分析盾构隧道开挖对邻近地下连续墙的影响

3.4 本章小结

第四章 盾构隧道近接地下连续墙施工影响三维数值模拟分析

4.1 Abaqus有限元软件简介

4.2 材料单元及本构模型

4.3 有限元计算的基本假定

4.4 地铁隧道开挖对邻近地下连续墙围护结构影响模拟过程

4.5 数值分析模型

4.6 数值分析与室内模型试验验证

4.7 盾构施工参数的改变对邻近地下连续墙的影响分析

4.8 本章小结

第五章 盾构隧道开挖对邻近地下连续墙围护结构保护的建议

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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