温州浅埋暗挖过街地道软粘土静动力特性试验及施工环境效应研究

发布时间：2018-03-30 12:56

本文选题：软土地层　切入点：浅埋暗挖　出处：《浙江大学》2015年博士论文

【摘要】：近年来,由于地下工程施工造成对周围环境影响的工程事故不胜枚举,这方面问题的研究已成为当前岩土工程领域关注的研究热点课题之一。其中,浅埋暗挖过街地道建设与常见地铁隧道开挖工程有所不同,地道工程一般属于浅埋甚至超浅埋结构,覆土浅、无自承能力,同时结构又受地面交通荷载的循环往复作用；加之,温州广泛分布深厚淤泥质粘土地层,土质差、施工风险大,地面为闹市区交通要道,沉降控制要求严格,这些因素都为软土地层人行过街地道浅埋暗挖施工增添不少困难。解决此难题需要围绕浅埋暗挖过街地道开展三方面研究：饱和软粘土静动力特性、浅埋暗挖施工环境效应分析、淤泥地层注浆改良方法。本文依托温州附二医浅埋暗挖过街地下通道工程项目,从室内试验、数值模拟、现场监测及试验这3方面,展开研究。具体内容有：1.使用GDS静动三轴试验系统,进行了固结不排水三轴剪切试验、K0固结三轴压缩和拉伸试验,得到了不同围压下,竖向偏应力、孔压随轴向应变的发展规律、常围压下孔压-应变关系计算公式,建立起不同应力路径下孔压变化表达式；通过淤泥回弹变形试验,得到了初始卸荷模量与平均固结压力、与应力路径的关系以及模量计算公式；根据隧道和竖井开挖时土层应力路径分区,选用HS土体本构模型,用于后续PLAXIS分析,通过三轴排水实验、直剪试验确定土体HS本构模型参数。2.利用GDS动三轴与压电陶瓷弯曲元联合设备,进行了一系列应力或应变控制的循环动三轴试验,研究了饱和软粘土在幅值相对较大的循环应力历史影响下小应变剪切模量的变化规律,指出了循环围压与循环偏应力耦合应力路径对G/Gmax～γ衰减规律的影响表现为：循环围压的存在影响了骨干曲线的高度。3.使用循环围压动三轴设备,进行了基于应力控制的逐级加载试验,揭示了循环围压与循环偏应力耦合应力路径对饱和软土动模量的影响规律；并通过Hardin-Drnevich公式和Stokoe公式拟合对比,发现Hardin-Drnevich公式不能考虑应力路径斜率的影响,而Stokoe公式可以较好的对不同应力路径下动模量衰减规律进行拟合；并在Stokoe公式的基础上,建立起考虑循环围压和循环偏应力耦合应力路径的等效线性本构模型。4.对温州附二医浅埋暗挖过街地道施工过程,通过PLAXIS软件,对竖井和顶管隧道的开挖加以分析,并通过简单算例以及与现场监测值比较验证模型可靠性,对竖井从支撑锚杆轴向刚度、地下连续墙抗弯刚度、土体扰动程度等因素,对顶管隧道从地下通道管壁刚度、施工荷载、土体扰动程度等因素,分析对施工环境效应影响的规律性。5.利用PLAXIS软件,模拟研究不同隧道埋深时,隧道开挖对周围环境、桩基础的影响规律；并通过与文献中离心机试验结果对比验证模型可靠性；最后采用非线性数据拟合建立起软土地层中浅埋暗挖施工引起地面沉降的计算模式。6.为减小施工环境效应影响,对注浆加固淤泥层方法,进行了室内试验和普通水泥+水玻璃+外加剂、HSC含水细砂型灌浆材料的现场试验,确定合适的注浆材料及浆液配比,并确定了相应注浆参数,最后通过现场施工情况检验加固效果。
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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU447;TU94

【参考文献】