地铁盾构法施工穿越隧道节点稳定性研究——以南京地铁为例

摘要

在当前修建隧道的施工方法中，盾构法是一种效率高、技术先进的现代化施工方法，正在国内外得到广泛的运用。然后，由于盾构法在施工过程中，机体与土体直接接触，并进行相应的切割和旋转。因此，合理的分析盾构施工造成的沉降机理，并根据机理进行沉降量预测已成为保证盾构施工安全进行的重要措施。本文针对南京地铁盾构施工下穿玄武湖隧道的实际案例，结合南京地区特有的地质条件，对盾构施工对于隧道的影响进行了研究，论文的主要工作包括:
　　1、结合国内外相关文献，针对盾构法施工对既有隧道稳定性的影响展开了研究，分析了主要的沉降理论以及沉降的时空特性，针对施工过程中的力学行为对影响施工的因素进行了分析。
　　2、针对南京地铁南北线一期工程下穿南京玄武湖隧道的实际工程情况，对整个施工掘进过程进行了三维仿真，并考虑到加抗拔桩以及土体改良两种不同的加固模式，利用有限元分析软件ANSYS（5.6版）进行模拟仿真对盾构隧道以及玄武湖隧道顶底板变形进行了分析，并得到了相应的受力数据。
　　3、根据仿真所得到的沉降数据分别建立基于支持向量机、神经网络和灰色模型的隧道底板沉降预测模型，采用MATLAB进行仿真分析，灰色模型建立的第一区段和第二区段盾构机施工造成隧道底板沉降预测模型的后验差分别为0.43和0.22,相对误差率为5.91％，沉降预测模型能够准确的预测既有隧道的沉降量，对施工过程提供预警作用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 盾构施工下穿既有隧道理论研究

1．3．2 盾构施工过程模型实验分析

1．3．3 下穿既有隧道工程实例分析

1．4 本文主要研究内容

2 盾构法施工穿越隧道稳定性分析

2．1 盾构法施工纵向沉降理论

2．1．1 沉降生成机理分析

2．1．2 沉降时空特性分析

2．2 盾构法旋工的力学影响参数分析

2．2．2 正面影响参数

2．2．3 侧壁影响参数

2．2．4 盾尾影响参数

2．3 盾构施工与既有隧道的影响分析

2．3．1 盾构下穿施工对既有隧道的影响

2．3．2 既有隧道对盾构下穿旋工的影响

2．4 本章小结

3 盾构法施工对隧道的稳定性仿真分析-以南京地铁为例

3．1 南京地铁玄武湖隧道工程概况

3．1．1 工程地质概况

3．1．2 项目施工方案

3．2 三维空间建模分析

3．3 计算参数与条件设定

3．3．1 基本参数设定

3．3．2 加固条件设定

3．4 数值模拟结果分析

3．4．1 隧道施工引起的自身变形分析

3．4．2 盾构隧道施工进程引起的玄武湖隧道项、底板变形分析

3．4．3 玄武湖隧道顶板底板应力应变分析

3．5 仿真评估与比选结果

3．6 小结

4 盾构法施工穿越隧道节点沉降稳定性预测模型

4．1 盾构法施工稳定性预测模型适应性分析

4．2 基于支持向量机的稳定性预测模型

4．2．1 SVM基本理论

4．2．2 仿真分析

4．3 基于BP神经网络的稳定性预测模型

4．3．1 BP神经网络基本理论

4．3．2 仿真分析

4．4 基于灰色系统的稳定性预测模型

4．4．1 灰色系统基本理论

4．4．2 仿真分析

4．5 对比分析

4．6 小结

5 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

攻读硕士学位期间学术成果获奖情况