砂层大直径顶管施工引起的土体变形规律研究

发布时间：2020-04-10 08:09

【摘要】：随着我国城市建设的快速发展,地下空间的开发和利用越来越受到大家的重视。作为暗挖施工技术的一种,顶管法在城市基础建设中得到越来越广泛的应用。然而因顶管施工的特点,致使在施工过程中不可避免地产生扰动从而引起周围土体变形,若变形过大,则可能对周边建构筑物、地下管线等产生危害,甚至有可能带来巨大的经济损失和人员人生安全问题。因此,对顶管施工引起的土体变形进行预测和控制就具有十分重要的意义。本人在前人的研究基础上,采用理论计算分析和数值模拟分析等方法,研究砂层大直径顶管施工引起的土体变形规律和对周边环境的影响以及各相关参数对土体变形的影响。本文的主要研究内容和结论如下:(1)采用弹性力学分析法计算砂层大直径施工引起的顶管上部土体变形沉降和隆起。对顶管施工引起土体变形的原因进行分析,利用弹性力学的解析计算顶管附加顶推力、摩擦力和土体损失三个主要因素引起的土体位移,采用直接积分的方式进行求解,并将得出的结果与实测数据进行对比分析。(2)应用MIDAS GTS有限元软件对工程实例进行数值模拟,假定土层为均质且各项同性的,对土体采用摩尔-库伦理论进行数值模拟计算。将模拟结果与实测数据和理论计算结果进行对比分析,得出砂层大直径顶管施工引起的土体变形的规律类似于正态分布趋势,且影响范围为管道中心轴线作用1.5h~2h左右,验证了理论计算结果的正确性。(3)分析了顶管施工对临近高架桥的造成的影响。得出顶管开挖面逐渐靠近桥梁结构时,桥梁桩基的横向位移呈逐渐增大的趋势,至顶管开挖面到达桥梁结构最近时横向位移达到最大值,之后随着顶管开挖面的逐渐远离,桥梁结构的横向位移出现回弹现象,其变形值呈现逐渐减小的趋势。(4)研究各相关因素对顶管施工中土体变形的影响,因素中包括施工参数、土体性质、覆土深度、管径大小和管道形状,得出各因素在不同变量下,顶管施工引起土体变形的变形规律。
【图文】：

顶管,沉降值,变化关系,容许沉降量

图 1-1 D 为 3500mm 的顶管的最大沉降值随 H/2R 变化关系图[29]提出了一个容许沉降量计算公式。他认为不可避免的沉降层损失造成的，，两者造成的沉降线与地表线之间形成的面积近图所示：

沉降图

图 1-1 D 为 3500mm 的顶管的最大沉降值随 H/2R 变化关系图马.谢尔勒[29]提出了一个容许沉降量计算公式。他认为不可避免的沉降主要是施工时的超挖和地层损失造成的，两者造成的沉降线与地表线之间形成的面积近似于一个梯形面积。如下图所示：
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU433;TU990.3

【参考文献】