长沙万家丽小转弯隧道盾构适应性及其施工特性研究

摘要

近年来,盾构法应用在越来越多的城市隧道工程中,某些地段因受城市规划和建、构筑物的制约不得不采用小转弯隧道。本文以长沙万家丽小转弯盾构隧道工程为依托，针对小转弯隧道独特的施工特性，采用理论分析、数值计算方法并结合相关工程实例,重点对小转弯隧道的盾构适应性、施工稳定性及施工控制技术进行了探讨，研究内容主要包括： （1）针对万家丽隧道的地质水文条件（地层渗透系数、颗粒级配数、地层类别），对比分析了两种盾构机型的优异性，研究了盾构和管片对不同地层和隧道线型的适应性情况。 （2）以极限平衡法为基础，建立了小转弯盾构隧道的改进筒仓模型，推导了考虑地下水影响的工作面极限支护力的计算公式，并将实例计算结果与数值模拟进行对比，最后探讨了地下水位、内摩擦角和粘聚力对工作面极限支护力的影响规律。 （3）采用有限元软件 MIDAS-GTS建模，讨论了小转弯盾构隧道施工时地表沉降变化及转弯段隧道土体变形规律与直线段隧道的差异，并研究了不同转弯半径下的工作面中心土体位移的变化趋势。 （4）基于正交试验设计，采用直观分析法和方差分析法对试验结果进行分析，讨论了5项影响小转弯盾构隧道施工变形的典型因素对6项评价隧道施工稳定性指标的敏感性程度和施工风险等级。 （5）针对盾构机转弯段的施工特性，讨论了小转弯盾构隧道施工的重难点，并提出了小转弯盾构隧道轴线控制技术、隧道整体侧偏控制技术与管片质量安装技术。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容与思路

第二章 盾构与管片选型及其适应性研究

2.1 盾构选型

2.2 盾构适应性研究

2.3 管片选型

2.4 本章小结

第三章 小转弯盾构隧道工作面支护力研究

3.1 隧道工作面失稳破坏类型

3.2 小转弯盾构隧道施工工作面支护力计算

3.3 数值模拟确定隧道工作面极限支护力

3.4 隧道工作面极限支护力的影响因素

3.5 本章小结

第四章 小转弯盾构隧道施工扰动及风险研究

4.1 小转弯盾构隧道施工扰动分析

4.2 小转弯盾构隧道施工风险评定

4.3 本章小结

第五章 小转弯盾构隧道施工控制技术研究

5.1 小转弯盾构隧道施工的重难点

5.2 小转弯盾构隧道轴线控制技术

5.3 小转弯盾构隧道整体侧偏控制技术

5.4 小转弯盾构隧道管片安装质量控制

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果