三洞下穿铁路路基复合型近接影响研究

摘要

随着城市轨道的发展，施工整体出现了多座隧道或者多座隧道之间对地表建筑物的近接影响，势必需要针对隧道施工的安全性及隧道近接既有构建筑物的安全进行评判，而这使得地下建筑物的分析变得复杂化、多样化，形成多重、复合型的近接隧道工程，此时新建隧道与既有构建筑物都需要进行分析，对此针对这一类研究问题统称为隧道复合型近接问题。本文依托成都地铁1号线三期南段广兴区间下穿成花铁路工程，采用资料调查与理论分析对复合型近接下穿路基问题进行分析，运用FLac3d针对近接的影响因素及力学状态进行研究，结合贝叶斯网络进行统计分析，得到如下结论：　　(1)通过调查相关文献，研究了三平行隧道开挖下力学状态及破坏形态，同时分析了三洞下穿路基的peck公式。并基于数值计算模拟了岩土体的单轴荷载作用，得到了不同围岩条件的极限剪应变阈值。　　(2)采用强度折减法，分析了覆跨比(H/D)、空间位置角度、净距比(B/D)、围岩及埋深等因素变化下的变化规律，并基于莫尔圆分析了隧道夹岩的应力变化。采用最小二乘法对安全系数变化规律进行拟合，绘制出三洞近接的强-弱-无影响分区图。　　(3)分析了埋深、净距和空间位置角度对路基位移的变化规律。并通过强度折减法分析了净距和埋深变化对稳定性的影响规律，划分了路基荷载作用下的影响分界线，并对各净距下影响分界线所处的覆跨比进行分析。得到随着净距的增大至一定值后趋于稳定，当净距增大到35m后，三洞趋于稳定的覆跨比趋于单洞的覆跨比。改变地质参数，划分了角度为0°、净距为15m时的影响分区为强-弱响分区范围为2.1D，弱-无影响分区为2.6D。　　(4)基于依托工程采用FLac3D模拟了矿山法及盾构法隧道工法。得到两侧左右线开挖后路基位移较出入场线小，其中两者开挖后位移分别为-0.74mm、-3.29mm。两种工法开挖后隧道夹岩最大主应力及最小主应力皆呈现增大，其中最大主应力增大明显；其中出入场隧道开挖下夹岩应力变化最大。运用静力水准自动采集监测系统对路基位移进行位移监测路基位移值为-1.83mm，与数值模拟相验证。　　(5)通过专家法构建贝叶斯网络模型，并采用数值模拟的计算结果对隧道近接下的覆土深度、围岩等级、角度位置及净距四个影响因素进行参数学习。分析参数风险等级得到空间位置角度为上侧时，对整体影响较大；影响程度依次为角度位置＞净距＞覆土深度＞围岩等级，不考虑路基影响为净距＞角度位置=覆土深度＞围岩等级。将施工管理因素纳入分析，构建了隧道施工安全风险等级的评价体系模型，可实现施工阶段全面的管控。

目录

声明

第1章 绪论

1.1工程背景及意义

1.1.1工程背景

1.1.2学术意义

1.2国内外影响研究现状

1.2.1隧道围岩稳定性分析研究现状

1.2.2隧道近接影响分区研及施工力学究现状

1.2.3隧道近接下穿路基影响研究现状

1.2.4隧道工程风险分析研究现状

1.3本文研究内容及技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2研究技术路线

第2章 隧道复合型近接既有路基理论

2.1隧道开挖后裸洞力学行为

2.1.1单一隧道开挖力学行为

2.1.2 两平行隧道开挖后的力学行为

2.1.3三平行隧道的力学破坏形态

2.2隧道开挖引起的路基影响

2.2.1路基位移研究

2.2.2三洞开挖下的peck公式分析

2.2.3路基荷载

2.2.4隧道覆跨比破坏形态

2.3基于强度折减法的稳定性判别

2.3.1强度折减法基本原理

2.3.2强度折减法的稳定性判据

第3章 基于隧道安全的三洞近接影响分析

3.1三洞近接稳定性影响研究

3.1.1计算模型及工况

3.1.2覆跨比为0.80的稳定性分析

3.1.3覆跨比为1.60的稳定性分析

3.1.4覆跨比为3.60的稳定性分析

3.1.5基于剪应变的破坏形态

3.2三洞近接影响分区

3.2.1影响评判准则

3.2.2基于最小二乘法的数据拟合

3.2.3影响分区划分

3.3基于莫尔圆的三洞夹岩的影响研究

3.3.1近接距离对夹岩力学影响研究

3.3.2位置角度对夹岩力学影响研究

3.4本章小结

第4章 三洞下穿路基影响分析

4.1不同相交角度路基的影响

4.2三洞下穿路基位移影响

4.2.1隧道净距对路基位移影响

4.2.2隧道埋深变化对路基位移影响

4.2.3隧道位置角度对路基位移影响

4.3路基荷载作用下三洞稳定性影响分析

4.3.1路基荷载计算工况

4.3.2不同净距对稳定性影响分析

4.3.4地质参数对稳定性影响分析

4.4本章小结

第5章 成都地铁1 号线下穿成花铁路施工影响

5.1施工工法模拟

5.1.1地铁1号线隧道盾构模拟

5.1.2出入场线矿山模拟

5.1.3物理力学参数设置

5.1.4布设监测点

5.2开挖模拟分析

5.2.1路基位移变形分析

5.2.2夹岩应力影响分析

5.3静力水准自动采集系统监测

5.4现场监测结果分析

5.5本章小结

第6章 基于贝叶斯网络的近接影响分析与诊断

6.1贝叶斯网络介绍

6.1.1贝叶斯网络运用背景

6.1.2贝叶斯网络理论介绍

6.1.3贝叶斯网络模型构建

6.1.4贝叶斯网络模型运用

6.2三洞复合型近接风险分析

6.2.1基于贝叶斯网三洞复合型近接风险分析的模型建立

6.2.2基于贝叶斯网的三洞复合型近接风险分析

6.2.3基于贝叶斯网建立三洞复合型近接风险预测与原因诊断

6.3动态贝叶斯网络三洞复合型近接路基施工风险建立

6.3.1动态贝叶斯网络近接路基施工风险建立

6.3.2PDCA动态循环管理模式

6.4贝叶斯网络准确度表达

6.4.1实测结果与预测值的矢量表达

6.4.1准确性指标

6.5本章小结

结论与展望

结论

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