顶管施工对周围土体扰动范围影响研究

摘要

目前，地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视，顶管施工在城市地下管网、管线的修建维护中被广泛的使用。随着地下工程在城市建设中的日益发展，顶管法施工表现出它自身的优越性，像穿过铁路、高层建筑、河流以及许多地铁线路等。然而顶管法施工时不可避免的引起周围土体的下降或变形，伴随着一系列问题也将会产生，比如，路面下陷、路面断裂及地下空洞等。本文结合郑州市陇海路中州大道立交给水管道改迁工程，对顶管法施工引起土体扰动影响范围进行了一系列的研究。得出如下主要结论：　　1、根据顶管施工的现状，对顶管施工对周围土体的扰动的原因、扰动一般规律和扰动机理进行了进一步的研究，并对土体扰动的范围进行分区，研究了顶管施工过程中土体的应力和性质变化。　　2、使用ANSYS有限元模拟软件对顶管施工进行三维数值模拟，将土体假定为理想弹塑性体，模拟分析了顶管施工中土体的各个纵断面和横断面的位移。在距顶管施工开挖面前方5m范围的土体受到的扰动较小，在7.5m范围以外的土体基本不受顶管施工的影响；在与顶管轴线垂直的方向，4m范围以外的范围受到顶管施工的影响很小，6m范围以外基本不受影响；在顶管管道上方的土体，均有不同程度向下的沉降，距管道的距离越近，沉降的幅度越大，在管道下方的土体，有不同程度的隆起，距管道越近，隆起现象越严重。　　3、对不同地层损失、不同埋深、不同管径条件下的顶管施工进行了三维有限元模拟，分析了不同条件下顶管施工对土体扰动范围的大小。对于不同地层损失的顶管施工，地层损失越大，对周围土体的扰动越大，顶管周围土体的位移越大，但是不同地层损失的顶管施工在距开挖面前5m以外，土体的变形基本重合为同一条曲线，受到顶管施工的影响较小；对于不同埋深的顶管施工，由于土体在重力作用下，埋深越大，顶管周围土体的变形越大；对于不同管径的顶管施工，顶管的管径越大，顶管周围土体受到的扰动越大，会产生较大的变形。　　4、对郑州市陇海路中州大道立交给水管道改迁工程监测数据进行对比分析，验证顶管施工对周围土体扰动范围的一般规律，为同类型的工程设计与施工提供参考。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 顶管施工的工艺流程和分类

1.3 国内外顶管施工的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2 顶管施工对周围土体扰动的机理分析

2.1 引言

2.2 顶管施工引起土体扰动原因分析

2.3 顶管施工过程中土体扰动的一般规律

2.4 顶管施工对周围土体的扰动机理

2.5 本章小结

3 顶管施工对周围土体扰动范围的三维有限元模拟分析

3.1 引言

3.2 顶管施工顶进过程的模拟

3.3 不同工程概况中顶管施工对周围土体扰动的影响

3.4 本章小结

4 顶管施工现场监测与结果分析

4.1 工程概况

4.2 施工方案

4.3 地表变形监测方案

4.4 监测结果分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历

致谢