上覆土层开挖对既有隧道上浮变形分析与控制技术研究

发布时间：2020-05-22 00:40

【摘要】：城市地铁轨道现处于大发展时代,地铁的建设中涉及到下卧隧道上覆土层开挖卸荷工程,在施工过程中可能会对周围既有建筑物或后建筑物产生影响,缩短周围既有建筑物正常使用年限,也可能会给后建工程产生难以控制的安全问题。本论文基于合肥高铁站南广场改建工程,利用Midas-GTS模拟软件,选取合适的本构模型,建立三维模型,分析了不同开挖方式和加固方式下既有隧道变形的影响,将模拟值与监测数据比较,探讨了上覆土层开挖对既有隧道变形的原理和控制技术,主要的研究内容如下:1)总结近几年国内外学者关于上覆土层开挖卸载对既有隧道影响的研究成果,得出上覆土层开挖时既有隧道变形的规律,并提出本文的研究方法;2)分析不考虑时空效应按顺序大面积开挖以及不加固地层工况下地铁1号线、5号线隧道的受力及变形趋势,由模拟结果可知:该工况下的变形值大大超过限值,考虑到安全因素,在施工过程中应采取一定的加固措施;3)结合工程实例,对既有隧道隆起变形机理及控制技术进行分析。主要探讨加固地层、改良土性,设置抗拔桩与压梁,上覆土层开挖卸载顺序三种开挖加固方式对既有隧道变形的控制效果。由模拟结果可知,既有隧道在上覆土层开挖后呈现拱顶隆起的趋势,三种不同的开挖加固组合方式都在对隧道变形有一定的控制作用,且工况三的加固效果最好;4)通过1号线和5号线加固前后模拟值对比结果可知:考虑时空效应,采用土层分条小幅隔段跳挖上覆土层,在隧道上及两侧土体施加旋喷桩满堂加固并进行抗拔桩和压顶梁的施工,最后施加顶板使其成为门式桩结构,相对于其他方法,能更有效的控制既有隧道的变形;由分析可知1号线后表明实测值与模拟值基本吻合,该控制方法在工程中具有实用性;最后作出总结和展望。
【图文】：

模型图,开挖卸载,既有隧道,三维有限元分析

图 2-3 既有隧道上覆土层开挖卸载三维有限元分析模型Fig. 2-3 three-dimensional finite element analysis model of overburden excavation and unloading inexisting tunnels2.2.3 计算模型选定修正剑桥模型为等向硬化的弹塑性模型，该模型在模拟软黏土受力变形特征时较好的体现土体的弹塑性变形趋势和特点，以弹塑体应变为硬化参数来呈现粘性土在破坏前的非线性和依赖于应力水平或路径的变形，主要控制原始压缩曲线的斜率、回弹曲线斜率、CSL 线的斜率、弹性参数泊松比、初始孔隙比以及前期固结压力等六个参数，，对于关于软黏土的工程问题研究分析应用的比较广泛。

开挖卸载,硕士学位论文,理工大学,受力变形

开挖卸载底面未加固时隧道两侧土体主应力Fig.2.8Shearstressofsoilonbothsidesoftunnelunderexcavationandunloading
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU753;U451

【参考文献】