地铁超浅埋群洞数值模拟及施工相关问题研究

摘要

随着我国越来越多的城市投入到地铁隧道的修建当中，遇到的超浅埋隧道的施工问题逐渐增多。本文选取广州地铁5、6号线轨道交通工程区庄站作为研究对象，主要包括车站的通风道施工，站厅施工和5、6号线的上下交错施工。通过运用软件，对地铁超浅埋群洞隧道进行数值模拟，并且得出合理、科学的隧道施工方法，以期达到更加经济、合理、安全的目标。 本文运用大型有限元ANSYS计算软件，首先建立群洞的平面模型并进行模拟开挖，研究得出各个隧道之间的开挖相互影响；其次分别建立超浅埋超大跨暗挖隧道，超浅埋高断面暗挖隧道和斜交叉短距离近接双线隧道的实体单元三维模型，相对准确地模拟隧道开挖的过程，并且进行开挖计算以及变形分析。根据计算结果分析各个开挖步骤对于隧道本身沉降和变形的影响，分析各个开挖步骤对于地面沉降的影响以及相互开挖步骤之间的影响。同时结合现场的施工数据以及现场检测、分析的结果，证明采用CRD法、中洞法开挖超大跨超浅埋隧道的合理性与科学性，并得出近接交叉隧道开挖的顺序规律。通过对施工技术、施工控制理论及施工力学地深入研究分析，得出城市高跨隧道的施工控制技术。 本文对城市地铁超浅埋群洞隧道地数值模拟，结合现场数据总结出了城市高跨隧道施工控制技术。这些控制技术对以后施工中遇到相似问题的处理有了很好的借鉴作用和一定的参考价值，同时也可以不断地丰富超浅埋隧道施工的技术以及研究内容。我们对复杂施工过程和体系转换过程的岩土、结构受力行为和变形机理进行了理论探索，并在现场监测和信息反馈施工中提供了重要参考数据，对今后类似工程的理论探索和研究方法提供了成功的案例。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.2国内外研究进展

1.2.1国内外工程实例

1.2.2近接交叉群洞隧道的研究现状

1.3本文研究内容和方法

1.4本文研究思路和意义

第2章依托的工程概况

2.1工程的概况

2.1.1工程位置及范围

2.1.2工程地质、水文地质及不良地质

2.2主体隧道设计概况

2.2.1五号线结构

2.2.2六号线结构

2.2.3施工方法设计

2.2.4防排水设计

2.3工程特点

第3章隧道模拟开挖的基本理论

3.1隧道开挖的有限元分析

3.1.1初始地应力场的计算

3.1.2开挖单元与结点的处理

3.2土体的本构模型

3.2.1线弹性模型

3.2.2 Drucker-Prager模型

第4章城市复杂条件下隧道开挖的数值模拟与分析

4.1复杂条件下群洞隧道开挖数值模拟与分析

4.1.1无支护群洞隧道道平面数值模拟计算

4.1.2有支护群洞隧道道平面数值模拟计算

4.2复杂条件下超大跨地铁车站隧道开挖数值模拟与分析

4.2.1超大跨超浅埋地铁车站隧道三维数值模拟

4.2.2超大跨超浅埋地铁车站隧道的计算结果分析

4.3复杂条件下超浅埋超高断面地铁隧道开挖数值模拟与分析

4.3.1超浅埋超高断面地铁隧道三维数值模拟

4.3.2超浅埋超高断面地铁隧道的计算结果分析

4.4复杂条件下斜交叉短距离近接双线隧道开挖数值模拟与分析

4.4.1斜交叉短距离近接双线隧道三维数值模拟

4.4.2斜交叉短距离近接双线隧道的计算结果分析

第5章城市复杂条件下隧道施工控制技术及工程对策

5.1超大跨超浅埋隧道施工控制技术及工程对策

5.1.1超大跨超浅埋隧道施工控制技术

5.1.2工程对策和主要结论建议

5.2超大跨高断面隧道施工控制技术及工程对策

5.2.1超大跨高断面隧道施工控制技术

5.2.2工程对策和主要结论建议

5.3斜交叉近接双线隧道施工控制技术及工程对策

5.3.1斜交叉近接双线隧道施工控制技术

5.3.2交叉段加固方案、防止沉降措施和监测措施

5.3.3主要结论和建议

结论

致谢

参考文献