城市地铁隧道浅埋暗挖法相关问题分析研究

摘要

近年来地铁建设发展非常迅速,与此同时,浅埋暗挖法也广泛应用于城市地铁建设当中,但还有诸多问题没有解决。比如:台阶法施工中,循环进尺如何确定,核心土的长度与台阶长度对施工的影响,车站施工时的群洞效应问题等等。这些问题对于隧道施工安全、施工周期、工程造价等都起着至关重要的作用。针对这些问题,本文通过理论分析、数值模拟进行了研究,主要内容如下:
　　 (1)理论分析:从力学角度出发,了解隧道开挖支护前后围岩的受力状态,以及发展趋势。
　　 (2)循环进尺研究:从理论角度推导出循环进尺的确定公式、最大剪切应变的确定公式;通过模拟8种工况,从位移场、剪切应变、塑性区对比分析,得到循环进尺在粘质土与砂质土中的取值。
　　 (3)台阶法模拟分析:通过模拟12种工况,从内空位移、拱顶沉降、地面沉降、大小主应力等方面对比分析,得到核心土和台阶长度的最佳取值。
　　 (4)多洞开挖引起的群洞效应分析:通过导洞的不同开挖顺序研究多个小导洞施工过程的相互影响,进而确定最佳施工方案。
　　 通过上述研究内容,本文得到以下主要研究成果:
　　 (1)土质围岩中,循环进尺按照公式t=2*fkp*c/γ确定。通过数值模拟,从最大剪切变也可以判断循环进尺的取值。
　　 (2)台阶法施工,台阶长度取0.5D～1D,核心土取台阶长度的2/3,可有效控制地层变形。
　　 (3)增加相邻导洞间的距离可有效降低群洞效应造成的地面沉降大等问题。
　　 本文所得结论对地铁台阶法施工方法设计与施工提供一定的技术指导和科学参考依据,对类似地层的车站PBA施工提供借鉴作用。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 选题背景和意义

1.1.1 选题背景

1.1.2 选题意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 土质围岩稳定性研究

1.2.2 浅埋暗挖法

1.2.3 群洞效应

1.3 本文的研究内容与方法

1.3.1 研究的主要内容

1.3.2 研究方法

2 隧道开挖后受力特性分析

2.1 隧道围岩力学特性

2.1.1 隧道开挖后的围岩力学状态

2.1.2 隧道支护后的围岩力学状态

2.2 隧道围岩稳定性

2.2.1 影响围岩稳定性主要因素

2.2.2 围岩压力拱理论

2.2.3 土质围岩破坏模式

2.2.4 围岩稳定判断准则

3 单洞台阶法施工过程分析研究

3.1 数值模拟假定

3.1.1 计算假定

3.1.2 模拟假定

3.1.3 FLAC3D中Mohr-Coulumb弹塑性模型

3.2 循环进尺对施工过程的影响

3.2.1 循环进尺理论分析

3.2.2 最大剪切应变破坏准则

3.2.3 数值模拟概况

3.2.4 位移场对比分析

3.2.5 剪切应变对比分析

3.2.6 塑性区对比分析

3.3 台阶长度与核心土长度对施工过程的影响

3.3.1 数值模拟概况

3.3.2 内空位移

3.3.3 前方内空位移

3.3.4 前方拱顶沉降

3.3.5 地层沉降

3.3.6 大小主应力

3.4 小结

4 工程背景及车站模型

4.1 地铁14号线简介

4.1.1 新建14号线某车站

4.1.2 新建14号线车站标准断面

4.1.3 新建14号线车站施工流程

4.1.4 小导洞施工工序

4.2 工程地质条件

4.2.1 场地环境概况

4.2.2 岩土分层参数

4.3 车站模型及计算参数

4.3.1 车站模型

4.3.2 计算参数

5 车站数值模拟计算分析

5.1 施工过程沉降分析

5.1.1 施工步序

5.1.2 群洞效应分析

5.1.3 结构施工沉降分析

5.2 施工过程应力分析

5.2.1 围岩应力分析

5.3 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

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