盾构地下拆解扩大硐室加固技术及管片卸荷特性研究

摘要

随着我国经济建设和社会的不断发展，许多在建和即将新建的地下工程或设施设备不断走向深部，这使得长距离斜井的施工对掘进技术的要求越来越高。由于斜井施工的前方终端一直在地下，因而需要原位拆解，采用终端扩大硐室拆解的方法。拆解时吊车附加荷载等对硐室的稳定性提出了更高的要求。同时，随着盾构推进装置的拆除及纵向卸荷，管片的结构力学特性也会发生根本性的变化。本文针对盾构拆解时扩大硐室围岩安全和稳定性以及管片纵向卸荷后的受力特性，以神东补连塔长距离斜井试验工程为依托，采用有限元数值模拟和现场监测相结合的研究方法，对盾构拆解扩大硐室加固技术及管片卸荷后的受力特性进行了分析与研究。主要研究内容如下：
　　（1）结合拆解段的工程地质和扩大硐室的规模，初步确定盾构拆解段扩大硐室加固采用的支护形式，同时对扩大硐室拱顶吊装锚索的变形进行了分析。通过有限差分软件 FLAC3D分析了预应力锚索不同长度对地层稳定性的影响，并对扩大硐室的加固方案进行比选，最后确定了加固方案的支护参数。
　　（2）利用有限差分软件 FLAC3D，建立了盾构拆解扩大硐室的数值分析模型。首先对吊装荷载作用下无加固措施时扩大硐室的稳定性进行了分析。然后对吊装荷载作用下拆解地层加固后的围岩稳定性进行了分析，并与吊装荷载施加之前的结果进行了对比。最后，对比分析了扩大硐室断面变形的现场监测数据与数值模拟计算结果。
　　（3）利用有限元软件ABAQUS，建立了盾构管片的数值分析模型。对卸荷后管片的纵向结构力学特性变化规律进行了分析。
　　（4）本文提出的盾构拆解区域地层加固技术是合理可行的，不但能保障盾构的正常拆解，也能在其他类似工程中起到一定的指导作用，推广应用前景广阔。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 盾构扩大硐室拆解

2.1 工程概况

2.2 地质概况

2.3 盾构扩大硐室拆解

第3章 盾构地下拆解扩大硐室加固方案研究

3.1 扩大硐室加固方案初选

3.2 扩大硐室加固方案比选

3.3 扩大硐室加固方案的确定

3.4 本章小结

第4章 盾构地下拆解扩大硐室加固数值模拟研究

4.1 有限元软件简介

4.2 有限元模型的建立

4.3 吊装荷载作用下无加固措施时扩大硐室稳定性分析

4.4 吊装荷载作用下扩大硐室加固效果分析

4.5 扩大硐室断面变形监测分析

4.6 本章小结

第5章 盾构拆解影响区管片纵向卸荷特性数值模拟研究

5.1 数值模型

5.2 荷载计算

5.3 计算工况

5.4 计算结果分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢