哈尔滨地铁隧道浅埋暗挖法施工引起地层变形分析

摘要

随着国家经济的高速发展,近年来我国地铁发展非常迅速,与此同时,浅埋暗挖法作为地铁施工的主要工法也得到了广泛地应用。众所周知,在人口密集、建筑设施密布的城市中进行浅埋隧道施工,由于岩土体开挖不可避免地对周围围岩产生扰动并引起地表发生移动和变形,当地表位移和变形超过一定限度时,势必会危及周围地面建筑物、城市道路和地下管线的安全。因此研究城市地铁隧道浅埋暗挖法施工引起的地层变形,对于减少隧道开挖对城市已有建筑设施的不良影响和保护地表环境具有十分重要的意义。
　　本文以哈尔滨市地铁隧道为依托,借助于大型有限元软件ANSYS建立计算模型,从开挖方法、预留台阶长度、有无超前支护及其具体地施作位置和隧道埋置深度四个方面研究了地铁施工对地表沉降产生的影响。分析表明,采用上下台阶预留核心土法,减小预留台阶尺寸,对隧道拱部进行超前加固和增加隧道埋置深度都能有效地减少地铁施工中引起的地表沉降值。
　　然后本文对哈尔滨市地铁隧道采用上下台阶预留核心土法的开挖过程进行了数值模拟,研究地铁开挖时引起的水平收敛、拱顶沉降、地表沉降以及围岩深部位移的变形规律。并根据对地铁施工现场监测数据的整理分析,从单洞隧道施工引起的水平收敛、拱顶沉降、地表横向沉降、地表纵向沉降和区间双线隧道施工引起的地表沉降等方面进行了概括和分析。
　　最后通过对有限元数值模拟计算结果和现场实测数据的对比分析,得到地铁隧道浅埋暗挖法施工引起的地层变形规律,提出了相应的施工建议措施。

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1 绪 论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状及存在问题分析

1.3 本文研究的主要内容及方法

2 隧道开挖引起地层变形机理分析

2.1 隧道施工的基本力学过程

2.2 隧道施工引起的地层变形理论

2.3 小结

3 哈尔滨地铁区间隧道工程概况

3.1 工程概况

3.2 地铁隧道的施工方法

3.3 台阶法施工的优点及不足

3.4小结

4 地铁施工引起地表沉降的影响因素分析

4.1 ANSYS软件简介

4.2 ANSYS模拟隧道施工的实现过程

4.3 地铁施工引起地表沉降的模拟分析

4.4 小结

5 哈尔滨地铁施工模拟和现场监测结果的对比分析

5.1 哈尔滨地铁施工过程的模拟分析

5.2 现场监控量测设计

5.3哈尔滨地铁区间隧道监测数据分析

5.4 计算值和实测值的对比分析

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附 录