地铁隧道开挖诱发的地表沉降与变形预测分析

摘要

鉴于我国现代化的发展以及城市规模的不断扩大,为了解决日益严重的交通拥堵问题,国内越来越多的城市掀起了一股修建城市地铁的热潮,但地铁隧道施工不可避免会诱发地表产生移动及变形,过大的地表移动及变形也会将不可避免的影响地表及地下建构(筑)物的正常使用和安全运营。国内外的科技工作者对此方面进行了大量的研究工作,提出了许多预测方法。在前人研究成果的基础上,本文做了以下工作并得出相关结论:
　　 (1)通过比较分析现有预测方法后确定以随机介质法为基础,选取不均匀椭圆化收敛形式,并通过严密的公式推导及相关假定,对该预测方法的计算过程进行了优化,得出了相关优化公式,大大的简化了该方法的计算过程,并选取算例计算及工程实例对比对优化公式进行了验证;
　　 (2)算例计算表明隧道埋深与直径的比值H/D≥3时,无论隧道断面处于何种地层条件下,采用随机介质理论和本文推导的优化公式这两种方法来预测地铁隧道施工诱发的地表沉降及变形得到的预测值差别十分小,tanβ值越小,则差别就越小。
　　 (3)工程实例对比表明采用本文推导的优化公式计算得到预测曲线与实测结果具有良好的吻合性,验证了本文推导的优化公式具有良好的可靠性和较好的工程实用性;
　　 (4)以双孔平行隧道为例,简要地分析了预测地铁隧道开挖诱发的地表沉降及变形需要明确确定的5个基本计算参数对地铁隧道开挖诱发的地表沉降的影响。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外理论发展现状

1.2.1 经验公式法

1.2.2 数值分析法

1.2.3 理论解析法

1.2.4 模型试验法

1.2.5 其他预测方法

1.3 研究现状评价

1.4 本文的主要内容及创新点

1.4.1 主要内容

1.4.2 本文创新点

2 地铁隧道开挖诱发地表变形的机理分析及损害形式

2.1 地铁隧道开挖诱发地表变形的机理分析

2.1.1 地表变形与移动

2.1.2 机理分析

2.2 地铁隧道开挖诱发地表变形的损害形式

2.2.1 地表均匀沉降损害

2.2.2 地表倾斜损害

2.2.3 地表曲率损害

2.2.4 地表水平变形损害

2.3 本章小结

3 随机介质理论计算过程的优化

3.1 随机介质理论概述

3.1.1 单元开挖诱发的地表位移

3.1.2 隧道开挖诱发的地表位移

3.1.3 积分界限选取

3.2 隧道收敛形式分析

3.3 对随机介质法计算过程的优化

3.3.1 优化原理及单孔圆形断面计算优化

3.3.2 孔圆形断面计算优化

3.3.3 其他形状断面

3.4 本章小结

4 数值计算

4.1 软件选择

4.2 算例验证

4.2.1 地表沉降W(x)

4.2.2 地表水平位移U(x)

4.2.3 地表水平变形E(x)

4.2.4 地表倾斜T(x)

4.2.5 地表曲率K(x)

4.3 工程实例对比

4.3.1 德国法兰克福地铁

4.3.2 中国香港某地铁隧道

4.3.3 上海芙蓉江污水隧道

4.3.4 中国军都山隧道某试验段

4.3.5 广州地铁2号线

4.3.6 南京地铁某区间隧道

4.3.7 比利时某地铁隧道

4.3.8 中国台北某地铁隧道

4.4 本章小结

5 地表沉降的影响因素

5.1 隧道埋深H

5.2 隧道开挖直径D

5.3 两隧道中心距L

5.4 开挖地层主要影响角的正切值tanβ

5.5 隧道断面半径的收敛值△A

5.6 本章小结

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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