隧道穿越软流塑土体施工技术研究

摘要

本文以南京地铁鼓~玄区间隧道穿越软流塑粘土施工为背景,进行矿山法、冻结法、盾构法等综合比选,最终以浅埋暗挖法为主,克服软流塑土体压缩性大,灵敏度高,容易失稳,形成有效工法,取得工程成功.本文旨在研究在软流塑的地质条件下,采用的浅埋暗挖法进行隧道施工的技术,研究相关的施工参数、施工工艺等,并在此基础上,采用土工离心试验和有限元法进行分析.借助离心模型试验分析了浅埋暗挖法的可行性.在施工过程中,对浅埋暗挖法施工工艺进行了详细的探讨,研究了在施工中,地表沉降量、地表沉降的发展趋势,并对最终的隧道本身和地表的变形作了定性地说明.采用有限元法将施工视作力学过程,采用弹塑性有限元模型对不同施工工况、衬砌支护、结构受力进行分析,并与土工离心试验进行对比.最后通过南京地铁鼓~玄区间的施工实践,总结了在软流塑地质条件下的浅埋暗挖法的施工经验和教训,可为以后类似的工程能提供参考.

目录

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第一章绪论

1国内外研究现状

1.1国内研究现状

1.2国外研究现状

2施工方法比选

2.1新奥法(NATM)简述

2.2浅埋暗挖法施工技术

2.3其他施工方法

2.4结论

3研究的内容和方法

3.1本文研究的内容

3.2本文的研究思路和主要工作

第二章暗挖隧道施工工法研究

1工程概况

2主要施工方案

3现场施工

3.1超前预支护大管棚施工

3.2超前预支护小导管施工

3.3掌子面加固施工

3.4开挖及初期支护

3.5基底加固

3.6防水及二次衬砌

3.7小结

第三章离心试验模拟研究

1试验概况

1.1试验研究目的

1.2离心模型试验的基本原理

1.3试验设备及主要技术参数

2试验方案设计

2.1工程地质断面选取

2.2模型几何相似率的确定

3试验准备

3.1模型土的制备

3.2支护材料的模拟

3.3位移测量系统

3.4模型试验分组情况

4毛洞成拱效应研究

4.1试验1-断面1毛洞试验

4.2试验2-断面2毛洞试验

5超前支护措施的对比

5.1试验3-断面1管棚法施工

5.2试验4-断面1水平旋喷法施工

5.3试验5-断面2管棚法施工

5.4试验6-断面2水平旋喷法施工

5.5试验7-掌子面加固试验

6结论及建议

第四章数值模拟分析

1计算原理

1.1计算模型

1.2岩土的本构模型

1.3支护结构的有限元模拟

1.4开挖过程的有限元模拟

2工程实例

3辅助工法的开挖平面效应分析

3.1管棚法的平面开挖效应分析

3.2水平旋喷法开挖的平面效应分析

4结论

第五章施工监测结果及其分析

1监测目的

2监测网与测点布置

3监测结果

4量测结果的评价及其分析

第六章结论

参考文献

致谢