超大直径土压平衡盾构施工过程的力学分析

摘要

盾构法是在市区中修建地下隧道的一种重要手段，但不可避免的会对周围土体产生不同程度的影响。超大直径土压平衡盾构在国内是首次使用，国内无成熟的经验可做参考，研究超大直径土压平衡盾构施工过程中实际工程参数对地层移动和地表变形的影响具有重要的工程应用价值。本文以国内首条超大直径土压平衡盾构隧道工程——上海外滩通道北区盾构段区间隧道为背景，结合具体的的土层地质工程参数，针对超大直径土压平衡盾构隧道施工进行三维非线性有限元仿真模拟，并对模拟结果进行了分析。 根据超大直径土压平衡盾构隧道施工特点，结合影响工程质量的重要施工工况和施工参数，建立了此超大直径土压平衡盾构隧道施工的三维有限元模型，对覆土厚度和盾构机直径对盾构隧道施工产生的地层移动和地表沉降的影响进行了三维非线性有限元仿真分析，研究了覆土厚度、盾构直径与地表最大沉降的变化规律；为隧道的设计建设提供了一些参考依据。 建立了一种考虑在浅覆土工况下的三维有限元模型，研究土体在开挖面上仓压力、注浆压力这两个因素进行单因素变化下的变形规律，对不同的施工参数产生的沉降影响进行了总结和归纳，对此盾构施工参数最优化提出了一些可能的控制方法和建议。 结合该大型盾构机的施工，研究新建隧道盾构施工近距离上部穿越已建隧道（地铁2号线）对已建隧道（地铁2号线）的变形影响和研究盾构施工穿越相应区域最近建筑（浦江饭店）对浦江饭店的沉降影响，对穿越施工这个过程中引起的对既有构、建筑物的一系列变形过程进行了总结分析，并得出了一些结论。 本文的计算数据和相关的结论将为今后超大直径盾构隧道的设计和施工提供参考。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 超人直径盾构隧道施工过程力学分析的重要性

1.2 盾构施工工艺介绍

1.3 国内外研究概况

1.4 本文主要工作

第二章 盾构法隧道施工模拟的有限元理论

2.1 引言

2.2 有限元法的基本原理

2.3 盾构隧道开挖的有限元分析

2.4 本构模型

2.5 土体移动和地表沉降的主要因素及其影响范围和发展过程

2.6 盾构施工的模拟方法

2.7 小结

第三章 超大直径盾构施工地表沉降影响因素分析

3.1 引言

3.2 覆土厚度变化对地表沉降的影响

3.3 盾构机直径变化对地表沉降的影响

3.4 土仓压力变化对地表沉降的影响

3.5 注浆压力变化对地表沉降的影响

3.6 小结

第四章 在建隧道施工对已建隧道影响分析

4.1 引言

4.2 有限元数值建模

4.3 计算结果分析

4.4 小结

第五章 在建隧道施工对临近建筑物影响分析

5.1 引言

5.2 有限元数值建模

5.3 计算结果分析

5.4 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间的科研工作

致谢