京张城际铁路八达岭地下车站水压致裂地应力测量及施工方案优化

摘要

深埋山岭车站的施工技术，在国内还是空白，因此，以工程实例为背景对其进行施工方案优化，对于地下工程施工是又一次的探索和创新。
　　 本文以新建京张城际铁路八达岭地下车站开挖为工程背景，针对深埋大跨三连拱结构的开挖方案问题展开研究，采用Midas/GTS大型有限元分析软件对其进行建模计算，得出一些在施工过程中可以参考的依据和规律。主要工作如下：
　　 (1)通过水压致裂法测量车站开挖部位围岩地应力并分析其分布规律，为之后的数值模拟的参数设定提供依据。
　　 (2)提出了3种深埋大跨三连拱山岭车站的开挖方案并进行数值模拟，详细分析了地表沉降、顶拱与底拱竖向收敛、左右边墙水平收敛、塑性区产生范围这几项指标
　　 (3)对所提出的施工方案进行优化，最终得出，每步开挖进尺3m的中洞法为所提方案中最优方案。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 深埋车站发展及特点

1.3 国内外类似工程概况

1.4 国内外研究现状综述

1.5 山岭隧道、车站施工方法分类

1.6 研究的目的和内容

1.6.1 研究目的

1.6.2 研究内容

1.7 技术路线

2 八达岭地下车站工程概况

2.1 地形地貌

2.2 地层岩性

2.3 现场勘探结果

2.4 工程地质评价及隧道围岩分级

2.5 水文地质特征

3 八达岭地下车站水压致裂地应力测量

3.1 水压致裂测量原理[17]-[20]

3.2 测量设备

3.2.1 测量系统特点

3.2.2 技术性能

3.3 水压致裂法的现场测试程序

3.4 印模定向试验方法

3.5 水压致裂地应力测试结果

3.5.1 D1ZS-2孔测试结果

3.6 地应力测量钻孔的测试结果分析

3.6.1 D1ZS-2孔地应力测试结果分析

3.7 工程区测量结果综合分析

3.7.1 工程区实测地应力值的大小

3.7.2 工程区地应力场分布的一般规律

3.7.3 工程区地应力场与地质构造的关系

3.8 小结

4 隧道施工力学基本理论

4.1 隧道施工过程的力学特性

4.1.1 基本假定

4.1.2 隧道开挖后的弹性二次应力状态[55]

4.1.3 隧道开挖后的弹塑性二次应力状态[54]-[57]

4.2 隧道围岩稳定性判据

5 数值模型的建立

5.1 常用的数值模拟方法及模拟软件[14]

5.1.1 有限元法

5.1.2 有限差分法

5.1.3 边界元法

5.1.4 离散元法

5.1.5 常用的数值模拟软件

5.2 模型建立前的准备

5.2.1 计算假定

5.2.2 模型尺寸选取根据

5.2.3 围岩及支护参数设定

5.2.4 边界条件的确定

5.3 模拟开挖方法及模型网格划分

5.3.1 中洞法

5.3.2 双岩柱法

5.3.3 双侧壁法

6 数值模拟结果及施工优化分析

6.1 中洞法计算结果及分析

6.1.1 围岩变形分析

6.1.2 塑性区特征

6.2 双岩柱法计算结果及分析

6.2.1 围岩变形分析

6.2.2 塑性区特征

6.3 双侧壁法计算结果及分析

6.3.1 围岩变形分析

6.3.2 塑性区特征

6.4 施工方案优化比选

6.5 施工方案的进一步优化

6.5.1 地表沉降

6.5.2 围岩竖向位移

6.5.3 边墙水平收敛

6.5.4 塑性区范围

6.5.5 小结

7 结论与展望

7.1 主要研究结论

7.2 存在问题和展望

参考文献

附录 岩石RQD值计算表

作者简历

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