城市地铁区间隧道开挖的地表沉降控制研究

摘要

该文以深圳地铁一期工程大剧院~科学馆区间中的近接双孔隧道工程为背景,在对富水软弱地层中应用水平旋喷桩工艺进行控制降水施工时对地表沉降及地下管线的影响进行了研究.为得出适合本段工程的最佳施工路线,利用大型有限元通用软件ANSYS对开挖顺序、开挖进尺、水平旋喷长度、台阶长度及CRD工法施工的C、D部相错长度进行了有限元数值模拟和优化分析,并利用这些分析结果,进行了两个施工方案的三维有限元动态施工模拟,得出了较优的施工方案,并利用施工后的地表沉降槽曲线,对Sk3+355断面处隧道上方的煤气管线的安全性进行了分析,得出了利用此施工方案施工不会造成此处煤气管线破坏的结论.再通过与现场监控量测得到的结果相比较,验证了数值模拟结果的可信性.并针对动态模拟隧道开挖这一难题利用离心模型试验对深圳地铁SK3+395断面进行了尝试性的研究,对试验结果和数值模拟结果进行了比较,验证了用数值模拟方法来研究隧道开挖而引起的地表沉降问题的可行性.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究问题的提出

1.2城市地铁隧道开挖引起的地表移动与变形研究现状

1.3本论文研究的主要内容

第2章动态施工力学及有限元数值模拟

2.1动态施工力学基本方法

2.2弹塑性有限元基本理论

2.2.1弹塑性增量本构关系

2.2.2弹塑性问题的增量有限元理论

2.2.3弹塑性问题的求解方法

2.3地铁隧道施工有限元动态数值模拟

2.3.1开挖施工步骤的模拟

2.3.2支护结构及其效果的模拟

第3章深圳地铁大～科区间暗挖施工优化

3.1深圳地铁大～科区间暗挖隧道工程概况

3.1.1概况简述

3.1.2工程水文地质情况

3.1.3区间隧道结构设计简况

3.1.4研究范围

3.2开挖顺序优化

3.2.1计算模型

3.2.2各开挖方案比较

3.3开挖进尺对地表沉降的影响

3.3.1计算模型的建立

3.3.2计算过程

3.3.3计算结果

3.3.4结果分析

3.4台阶长度和旋喷长度对地表沉降的影响

3.4.1计算模型

3.4.2计算过程

3.4.3计算结果

3.4.4计算结果分析

3.5 CRD工法CD部相错长度对地表沉降的影响

3.5.1计算模型

3.5.2计算过程

3.5.3计算结果

3.5.4计算结果分析

第4章施工过程动态模拟和现场量测

4.1施工过程动态模拟

4.1.1模拟过程

4.1.2计算结果分析

4.2管线的控制标准

4.2.1管线沉降控制标准

4.2.2管接缝张开值控制标准

4.3管线的检算

4.4现场监控量测

4.4.1量测手段和方法

4.4.2量测结果分析

4.5计算结果与量测结果的比较

第5章数值计算与模型试验的比较

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5.1.1离心模型试验原理

5.1.2离心模型模拟范围和模型率的确定

5.1.3模型材料的选取

5.1.4 SK3+395断面离心模型试验过程

5.1.5结果分析

5.2针对395断面离心模型实验的数值模拟

5.2.1计算模型

5.2.2计算过程

5.2.3计算结果

5.3计算结果与试验结果的比较

结论

致谢

参考文献

附录1

附录2

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果