黄土地区浅埋暗挖隧道施工变形控制及对邻近高层建筑的影响
发布时间：2021-02-09 10:58
地铁占用地表空间少,在缓解城市交通压力方面有着独特优势。近年来,城市地铁建设的热潮席卷全国。然而地铁线路一般途径闹市区,区间隧道施工不可避免的对围岩产生扰动,导致地表沉降,且对周边邻近的建筑产生影响。针对以上问题,本文以西安市地铁四号线飞天路航天大道站区间工程为依托,通过现场监测、室内试验和数值模拟相结合的方法,分析隧道开挖变形规律,对浅埋暗挖隧道施工进行变形控制,并且分析隧道开挖对邻近高层建筑的影响,主要研究内容及结论如下:（1）现场监测点位布置,记录并分析隧道开挖对地表下沉、拱顶下沉、水平收敛、围岩压力以及建筑变形的监测数据,得到隧道开挖引起的变形影响主要集中在开挖之后,随着时间逐渐稳定。（2）通过室内试验以及地勘报告确定参数,运用FLAC3D建模计算,分析全断面法、两台阶法、三台阶法、CD法、CRD法以及双侧壁导坑法等六种工法,得出CRD法最适合黄土地区城市隧道的施工。并且进行两隧洞间距、开挖步骤选择、循环进尺、各个步骤开挖面之间间距、锁脚锚杆长度和打入角度等关键施工参数的优化分析,得到适用于本工程的施工参数。（3）建立邻近高层建筑、土层以及隧道三维精细化模...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究历史及现状
1.2.1 地铁施工引起地表变形的研究现状
1.2.2 地铁施工引起建筑物变形影响研究现状
1.3 本文主要研究内容及技术路线
2 浅埋暗挖隧道施工现场监测
2.1 工程概况
2.1.1 工程地质环境
2.1.2 水文地质环境
2.2 浅埋暗挖法
2.2.1 浅埋暗挖法沉降机理
2.2.2 施工过程及应力状态
2.2.3 浅埋暗挖基本施工方法
2.2.4.浅埋暗挖法隧道施工原则
2.2.5 浅埋暗挖法施工适用范围
2.3 施工现场监测
2.3.1 现场监测的目的和意义
2.3.2 监测原则
2.3.3 主要监测项目
2.3.4 监测频率
2.3.5 监测预警值
2.4 监测数据分析
2.4.1 地表下沉
2.4.2 拱顶下沉
2.4.3 周边收敛
2.4.4 围岩压力
2.4.5 建筑沉降
2.5 本章小结
3 浅埋暗挖工法选择及优化
3.1 影响地铁施工变形因素
3.1.1 隧道断面形状
3.1.2 隧道埋置深度
3.1.3 黄土性质
3.1.4 地下水
3.1.5 支护结构
3.1.6 施工工序
3.1.7 邻近施工
3.1.8 时间因素
3.2 参数选取
3.2.1 密度
3.2.2 含水率
3.2.3 无侧限抗压强度
3.2.4 静三轴
3.3 浅埋暗挖工法模拟
3.3.1 全断面法
3.3.2 两台阶法
3.3.3 三台阶法
3.3.4 CD法
3.3.5 CRD法
3.3.6 双侧壁导坑法
3.4 模型验证
3.4.1 地表沉降对比
3.4.2 拱顶变形对比
3.4.3 收敛累计对比
3.5 浅埋暗挖工法选择
3.5.1 地表沉降对比
3.5.2 拱顶沉降对比
3.5.3 周边收敛对比
3.6 浅埋暗挖工法优化
3.6.1 两隧洞中心间距优化
3.6.2 开挖步骤优化
3.6.3 开挖循环进尺优化
3.6.4 各部开挖面之间间距优化
3.6.5 锁脚锚杆长度、角度优化
3.7 本章小结
4 隧道开挖对邻近建筑影响研究
4.1 建筑物损害的主要影响因素
4.1.1 邻近建筑物自身现状
4.1.2 隧道开挖与建筑物的不同位置
4.1.3 开挖工序
4.1.4 地层条件
4.1.5 风载作用
4.2 数值模型建立
4.2.1 模型计算范围及网格划分
4.2.2 荷载及岩土参数
4.2.3 分析节点的选取
4.3 隧道开挖方法对邻近建筑影响的研究分析
4.3.1 工况模拟
4.3.2 建筑物周边沉降分析
4.3.3 桩基础变形分析
4.3.4 桩基础受力分析
4.3.5 桩基础弯矩分析
4.4 隧道不同顺序开挖对建筑物影响的研究分析
4.4.1 工况模拟
4.4.2 建筑周边沉降分析
4.4.3 桩基础变形分析
4.4.4 桩基础受力分析
4.4.5 桩基础弯矩分析
4.5 隧道与建筑物不同相对位置开挖对邻近建筑影响的研究分析
4.5.1 工况模拟
4.5.2 建筑物周边沉降分析
4.5.3 桩基础变形分析
4.5.4 桩基础轴力分析
4.5.5 桩基础弯矩分析
4.5.6 规律分析
4.6 双线隧道不同间距对建筑物影响的研究分析
4.6.1 工况模拟
4.6.2 建筑物周边沉降分析
4.6.3 桩基础变形分析
4.6.4 桩基础轴力分析
4.6.5 桩基础弯矩分析
4.7 隧道施工引起地面建筑物变形的保护措施
4.7.1 地下水的控制
4.7.2 隧道加固
4.7.3 建筑物的加固措施
4.8 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答[J]. 张治国,徐晨,宫剑飞. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[2]基于土体细观结构重构技术的渗流场数值模拟[J]. 申林方,王志良,李邵军. 岩土力学. 2015(11)
[3]浅埋偏压大跨花岗岩残积土小净距隧道合理间距研究[J]. 陈秋南,赵磊军,谢小鱼,贺成斌,曹运江. 中南大学学报(自然科学版). 2015(09)
[4]陕西延安Q2原状与重塑黄土抗拉强度对比试验研究[J]. 孙纬宇,梁庆国,欧尔峰,严松宏,张有伟. 土木工程学报. 2015(S2)
[5]结构性对压实黄土侧限压缩特性的影响[J]. 陈存礼,蒋雪,杨炯,张洁,薛军秀. 岩石力学与工程学报. 2014(09)
[6]基于两阶段法地铁盾构开挖对邻近桩基影响分析[J]. 王述红,赵贺兴,姜磊,李振涛. 东北大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]北京地区浅埋暗挖法下穿施工既有隧道变形特点及预测[J]. 王剑晨,张顶立,张成平,房倩,苏洁,杜楠馨. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
[8]黄土地层盾构隧道施工的掘进试验研究[J]. 何川,李讯,江英超,方勇,谭准. 岩石力学与工程学报. 2013(09)
[9]考虑结构性的原状黄土应力-应变关系的探讨[J]. 田堪良,王沛,张慧莉. 岩土力学. 2013(07)
[10]北京地铁车站深基坑地表变形特性研究[J]. 李淑,张顶立,房倩,卢伟. 岩石力学与工程学报. 2012(01)
博士论文
[1]地铁施工变形对邻近建筑物安全影响分析[D]. 秦东平.北京交通大学 2016
[2]城市隧道施工影响下地层与建筑物结构的动态作用关系及其应用[D]. 侯艳娟.北京交通大学 2010
[3]复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D]. 吴波.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]软弱围岩隧道管棚支护及其体系下锁脚锚杆数值模拟研究[D]. 王晨昭.哈尔滨工业大学 2015
[2]浅埋暗挖法地铁隧道开挖对既有结构变形的影响分析[D]. 郝学通.中国地质大学(北京) 2015
[3]城市地铁CRD工法的优化分析[D]. 李梦莎.长安大学 2015
[4]黄土地区浅埋暗挖地铁隧道的沉降与变形分析[D]. 范艳国.西安建筑科技大学 2015
[5]下穿高层建筑群浅埋暗挖小净距隧道施工力学与安全控制技术研究[D]. 邱奎.重庆交通大学 2014
[6]长春地铁车站多工法施工关键技术数值模拟研究[D]. 孙明志.吉林大学 2014
[7]青岛地铁浅埋暗挖施工方法的比选及数值模拟分析[D]. 罗振鸿.石家庄铁道大学 2014
[8]地铁车站施工过程数值模拟及方案优化分析[D]. 黄佳.西安建筑科技大学 2013
[9]地铁隧道CRD工法施工监测与数值分析[D]. 李兴龙.郑州大学 2013
[10]黄土地区大断面浅埋暗挖隧道施工监测与稳定性分析[D]. 伦培元.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3025530
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究历史及现状
1.2.1 地铁施工引起地表变形的研究现状
1.2.2 地铁施工引起建筑物变形影响研究现状
1.3 本文主要研究内容及技术路线
2 浅埋暗挖隧道施工现场监测
2.1 工程概况
2.1.1 工程地质环境
2.1.2 水文地质环境
2.2 浅埋暗挖法
2.2.1 浅埋暗挖法沉降机理
2.2.2 施工过程及应力状态
2.2.3 浅埋暗挖基本施工方法
2.2.4.浅埋暗挖法隧道施工原则
2.2.5 浅埋暗挖法施工适用范围
2.3 施工现场监测
2.3.1 现场监测的目的和意义
2.3.2 监测原则
2.3.3 主要监测项目
2.3.4 监测频率
2.3.5 监测预警值
2.4 监测数据分析
2.4.1 地表下沉
2.4.2 拱顶下沉
2.4.3 周边收敛
2.4.4 围岩压力
2.4.5 建筑沉降
2.5 本章小结
3 浅埋暗挖工法选择及优化
3.1 影响地铁施工变形因素
3.1.1 隧道断面形状
3.1.2 隧道埋置深度
3.1.3 黄土性质
3.1.4 地下水
3.1.5 支护结构
3.1.6 施工工序
3.1.7 邻近施工
3.1.8 时间因素
3.2 参数选取
3.2.1 密度
3.2.2 含水率
3.2.3 无侧限抗压强度
3.2.4 静三轴
3.3 浅埋暗挖工法模拟
3.3.1 全断面法
3.3.2 两台阶法
3.3.3 三台阶法
3.3.4 CD法
3.3.5 CRD法
3.3.6 双侧壁导坑法
3.4 模型验证
3.4.1 地表沉降对比
3.4.2 拱顶变形对比
3.4.3 收敛累计对比
3.5 浅埋暗挖工法选择
3.5.1 地表沉降对比
3.5.2 拱顶沉降对比
3.5.3 周边收敛对比
3.6 浅埋暗挖工法优化
3.6.1 两隧洞中心间距优化
3.6.2 开挖步骤优化
3.6.3 开挖循环进尺优化
3.6.4 各部开挖面之间间距优化
3.6.5 锁脚锚杆长度、角度优化
3.7 本章小结
4 隧道开挖对邻近建筑影响研究
4.1 建筑物损害的主要影响因素
4.1.1 邻近建筑物自身现状
4.1.2 隧道开挖与建筑物的不同位置
4.1.3 开挖工序
4.1.4 地层条件
4.1.5 风载作用
4.2 数值模型建立
4.2.1 模型计算范围及网格划分
4.2.2 荷载及岩土参数
4.2.3 分析节点的选取
4.3 隧道开挖方法对邻近建筑影响的研究分析
4.3.1 工况模拟
4.3.2 建筑物周边沉降分析
4.3.3 桩基础变形分析
4.3.4 桩基础受力分析
4.3.5 桩基础弯矩分析
4.4 隧道不同顺序开挖对建筑物影响的研究分析
4.4.1 工况模拟
4.4.2 建筑周边沉降分析
4.4.3 桩基础变形分析
4.4.4 桩基础受力分析
4.4.5 桩基础弯矩分析
4.5 隧道与建筑物不同相对位置开挖对邻近建筑影响的研究分析
4.5.1 工况模拟
4.5.2 建筑物周边沉降分析
4.5.3 桩基础变形分析
4.5.4 桩基础轴力分析
4.5.5 桩基础弯矩分析
4.5.6 规律分析
4.6 双线隧道不同间距对建筑物影响的研究分析
4.6.1 工况模拟
4.6.2 建筑物周边沉降分析
4.6.3 桩基础变形分析
4.6.4 桩基础轴力分析
4.6.5 桩基础弯矩分析
4.7 隧道施工引起地面建筑物变形的保护措施
4.7.1 地下水的控制
4.7.2 隧道加固
4.7.3 建筑物的加固措施
4.8 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间主要成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答[J]. 张治国,徐晨,宫剑飞. 岩石力学与工程学报. 2017(01)
[2]基于土体细观结构重构技术的渗流场数值模拟[J]. 申林方,王志良,李邵军. 岩土力学. 2015(11)
[3]浅埋偏压大跨花岗岩残积土小净距隧道合理间距研究[J]. 陈秋南,赵磊军,谢小鱼,贺成斌,曹运江. 中南大学学报(自然科学版). 2015(09)
[4]陕西延安Q2原状与重塑黄土抗拉强度对比试验研究[J]. 孙纬宇,梁庆国,欧尔峰,严松宏,张有伟. 土木工程学报. 2015(S2)
[5]结构性对压实黄土侧限压缩特性的影响[J]. 陈存礼,蒋雪,杨炯,张洁,薛军秀. 岩石力学与工程学报. 2014(09)
[6]基于两阶段法地铁盾构开挖对邻近桩基影响分析[J]. 王述红,赵贺兴,姜磊,李振涛. 东北大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]北京地区浅埋暗挖法下穿施工既有隧道变形特点及预测[J]. 王剑晨,张顶立,张成平,房倩,苏洁,杜楠馨. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
[8]黄土地层盾构隧道施工的掘进试验研究[J]. 何川,李讯,江英超,方勇,谭准. 岩石力学与工程学报. 2013(09)
[9]考虑结构性的原状黄土应力-应变关系的探讨[J]. 田堪良,王沛,张慧莉. 岩土力学. 2013(07)
[10]北京地铁车站深基坑地表变形特性研究[J]. 李淑,张顶立,房倩,卢伟. 岩石力学与工程学报. 2012(01)
博士论文
[1]地铁施工变形对邻近建筑物安全影响分析[D]. 秦东平.北京交通大学 2016
[2]城市隧道施工影响下地层与建筑物结构的动态作用关系及其应用[D]. 侯艳娟.北京交通大学 2010
[3]复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D]. 吴波.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]软弱围岩隧道管棚支护及其体系下锁脚锚杆数值模拟研究[D]. 王晨昭.哈尔滨工业大学 2015
[2]浅埋暗挖法地铁隧道开挖对既有结构变形的影响分析[D]. 郝学通.中国地质大学(北京) 2015
[3]城市地铁CRD工法的优化分析[D]. 李梦莎.长安大学 2015
[4]黄土地区浅埋暗挖地铁隧道的沉降与变形分析[D]. 范艳国.西安建筑科技大学 2015
[5]下穿高层建筑群浅埋暗挖小净距隧道施工力学与安全控制技术研究[D]. 邱奎.重庆交通大学 2014
[6]长春地铁车站多工法施工关键技术数值模拟研究[D]. 孙明志.吉林大学 2014
[7]青岛地铁浅埋暗挖施工方法的比选及数值模拟分析[D]. 罗振鸿.石家庄铁道大学 2014
[8]地铁车站施工过程数值模拟及方案优化分析[D]. 黄佳.西安建筑科技大学 2013
[9]地铁隧道CRD工法施工监测与数值分析[D]. 李兴龙.郑州大学 2013
[10]黄土地区大断面浅埋暗挖隧道施工监测与稳定性分析[D]. 伦培元.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3025530
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