近接盾构隧道力学行为与近接分区研究

摘要

区间盾构隧道在线路由上下重叠至并行的过渡地段，施工引起的地层效应和结构的力学行为十分复杂。相互间影响显著时，后建隧道的施工，会使先建隧道的周边的围岩松弛，产生偏压和结构偏转变位，甚至会产生隧道结构的断裂破坏和围岩崩塌滑移，这对施工期间的结构安全和地层沉陷控制，以及运营使用会带来很大的困难。因此，正确地分析研究重叠隧道结构形式及过渡段两洞之间在施工过程中的地层效应和结构受力的变化和互相影响，依此选用合理的施工措施，是—个十分重要的技术课题。 本文以深圳地铁3号线老东区间近接盾构隧道为背景，利用有限单元法对两盾构隧道在上下重叠、重叠过渡段(-45°和45°)、水平并行段四种典型相对位置的模型进行了数值模拟分析，并得出了不同净距和施工顺序下的地层位移、地表沉降、结构内力的影响规律，还以结构物强度准则对近接盾构隧道进行了分区，并绘制了近接分区图，最后提出了近接施工的一些对策措施。主要得出以下结论：从结构弯矩的角度分析，采用先下后上的施工顺序优于先上后下的施工顺序；强、弱影响分区界线呈布袋开口状态，埋深越大，开口就越小，越接近闭合；埋深越小，开口就越大，越不能闭合；根据作用对象不同，提出了三类对策措施，即既有隧道(或先建隧道)对策、新(后)建隧道对策、中间地层对策。

目录

文摘

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声明

第1章绪论

1.1概述

1.1.1盾构隧道的发展

1.1.2盾构法的优缺点

1.1.3问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3研究对象及依托工程背景

1.4研究内容及研究方法

第2章隧道近接施工影响分析基本原理

2.1隧道近接施工基本力学原理

2.2隧道与地下工程近接施工分类

2.3近接隧道盾构施工存在的问题

第3章近接盾构隧道近接施工的有限元分析

3.1二维弹塑性有限元基本理论

3.1.1有限元的理论基础

3.1.2有限元的分析过程

3.1.3土体的本构模型

3.2有限元分析概况

3.2.1建模的考虑

3.2.2模型的建立

3.2.3施工方法和施工顺序

3.3对上下重叠(-90°)盾构隧道的计算分析

3.3.1施工引起的地层位移场分析

3.3.2施工引起的地表沉降分析

3.3.3施工引起的结构内力分析

3.4对重叠过渡段(-45°)盾构隧道的计算分析

3.4.1施工引起的地层位移场分析

3.4.2施工引起的地表沉降分析

3.4.3施工引起的结构内力分析

3.5对水平并行盾构隧道的计算分析

3.5.1施工引起的地层位移场分析

3.5.2施工引起的地表沉降分析

3.5.3施工引起的结构内力分析

第4章近接盾构隧道的近接影响分区和对策研究

4.1关于隧道近接工程的分类与影响分区、分度研究

4.1.1国外近接施工分类与分区研究

4.1.2国内近接工程分类、分区研究

4.2隧道近接施工影响分区判断准则研究

4.2.1基本准则

4.2.2结构物强度准则及阈值

4.3先建隧道的结构的附加拉应力分析

4.4基于结构物强度准则的影响分区的确定

4.4.1先上后下施工顺序两洞的近接分区

4.4.2先下后上施工顺序两洞的近接分区

4.5对策措施

结论和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果