深埋盾构隧道开挖面失稳机制及土压力分布模式研究
发布时间：2021-04-07 16:21
随着我国社会经济的飞跃发展,城市化进程不断加剧,核心城区浅埋地下空间已接近达到饱和状态,地下空间的开发已由常规埋深逐步向深埋方向发展。随着隧道埋深的增加,盾构开挖面平衡机理和稳定性与常规埋深下的开挖面存在较大差异,且由于深埋隧道设计理论匮乏、施工经验欠缺,深埋盾构隧道周围土压力分布模式尚不明确,相关理论研究也远远落后于工程实践,给盾构隧道开挖带来极大的风险和安全隐患,深埋盾构开挖面稳定性控制与管片作用荷载的确定,已成为深埋大直径盾构施工中预防环境灾变发生的关键问题。本文以深埋盾构隧道工程为研究对象,借助理论分析、1g物理模型试验和有限元数值模拟等多种研究方法,围绕深埋盾构开挖面失稳破坏机制、深埋盾构隧道开挖力学效应、土拱效应的演化规律、开挖面支护压力与破坏模式之间关系、开挖面局部、整体失稳极限支护压力以及隧周土压力分布的确定等关键科学问题,进行全面系统分析,掌握了盾构掘进过程中土拱效应对周围环境的影响规律。论文的主要研究工作有:（1）不排水条件下诱发各向异性土中盾构掘进力学特征三维弹塑性分析利用解析理论的方法,借助圆柱孔扩张理论和临界状态土力学,结合修正的剑桥模型（K0-MCCMode...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：201 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１上海市周家嘴路越江隧道工程剖面图??
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图１．３二维对数螺线形滑动面的村山公式模型（村山氏，丨９６６）??々Ｈｉ？?纖??图１．４?Ｋｒａｕｓｅ计算的三种滑动机理（Ｋｒａｕｓｅ，?１９８７）??Ｈｏｍ（１９６１）最早提出盾构隧道开挖面稳定性分沂三维极限平衡模型（如图??１．５所示），该模型主要是由开挖面前方的楔形休和开挖面上部区域的仓筒状构??成，后续的改进模型也大多以此为基础进行研究。后来的三维楔形体模型打下??了基础。Ｊａｎｃｓｅｃｚ和Ｓｔｅｉｎｅｒ（１９９４）在Ｈｏｍ（１９６１）提出的模型基础上，进一步建立??了以开挖面前方为楔形体和上部为棱柱体的幵挖面稳定极限平衡模型｜７１。??＂?：：?！?＼??Ｉ?；?＼?Ｃ??图１．５三维楔形体模型（Ｈｏｒｎ，?１９６１?）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑多因素的类矩形盾构施工引起土体竖向位移研究[J]. 魏纲,张鑫海,徐银锋. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[2]不同埋深盾构隧道开挖面稳定问题数值模拟[J]. 孙潇昊,缪林昌,林海山. 东南大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]粉砂地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验及数值模拟[J]. 吕玺琳,周运才,李冯缔. 岩土力学. 2016(11)
[4]隧道开挖围岩土压力拱效应分析[J]. 路德春,曹胜涛,张波,杜修力,刘晓峰. 地下空间与工程学报. 2015(06)
[5]考虑主应力偏转的土体浅埋隧道支护压力研究[J]. 汪丁建,唐辉明,李长冬,李纯,林成远. 岩土工程学报. 2016(05)
[6]水土耦合对盾构土拱效应及最小支护力的影响分析[J]. 宋锦虎,陈坤福,李宁娜,梁静. 铁道学报. 2015(10)
[7]隧道掘进地层应力释放对开挖面稳定影响数值研究[J]. 潘建立. 土木工程学报. 2015(S1)
[8]大断面深埋高水压地铁盾构隧道周边土压力作用模式评价[J]. 李雪,周顺华,宫全美,陈长江. 岩土力学. 2015(05)
[9]考虑土拱效应的盾构隧道开挖面稳定性[J]. 武军,廖少明,时振昊. 同济大学学报(自然科学版). 2015(02)
[10]盾构隧道洞周土压力颗粒流数值分析[J]. 邢心魁,闫茂龙,张坤鹏,李迎,张坚. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(05)
博士论文
[1]大断面黄土隧道围岩变形特征及控制技术研究[D]. 扈世民.北京交通大学 2012
[2]水平层状隧道围岩压力拱理论研究[D]. 李奎.西南交通大学 2010
[3]软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D]. 汪成兵.同济大学 2007
[4]盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D]. 秦建设.河海大学 2005
硕士论文
[1]土拱效应原理研究与应用[D]. 赵琦.北方工业大学 2014
[2]基于透明土的盾构隧道开挖面稳定性分析[D]. 刘佳佳.武汉理工大学 2012
本文编号：3123793
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：201 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１上海市周家嘴路越江隧道工程剖面图??
??砂层大直径盾构掘进的特殊工况（如图１．２所示）。??ｊ?：?：?Ｉ?：?：?：?！＾！：?：?：?：?；?Ｍ?：?：?８?：??Ｔｎ：［二：?舰，▲無??．－：匕’＊：?１?…！??４?嘗?＾?：；？??二?＇卜－??ｒＴＴ＾ｎｌｆ＾ｆ，．＾＾ｔ＾＾＾ＴＴＴＴＴＴＴＴｎＴＴＴＴＴＴＴｎ??：；；?１?ｒ?：?ｆ?低ｌｉ．?‘？?，ＸｊＬ＾ｒ??Ｉ＊?：?丫饭?＾ＳｉＳ?＾ＷＭＭ＾ＭｆｔＷＭｆｌＷ８ＭＷＩＩＷＷＭ８ＭＷｙ＞Ｓ＊ＩＷＷＭ８ＩＢ?？?ｖ?‘??图１．２上海市苏州河段深层隧道调蓄工程剖面示意图??如此大埋深的盾构隧道工程，无论在沿深度方向还是沿隧道轴向的广度上，??地层跨越范围广，承压水分布集中，水文及工程地质复杂，在进行超深盾构施??工时，掘进环境发生了从软黏土到富水砂层、从潜水到承压水的巨大差异，施??工引起隧周土拱效应、渐进性破坏特性与浅埋情况完全不同，而且设计理论匮??乏、施工经验欠缺
图１．３二维对数螺线形滑动面的村山公式模型（村山氏，丨９６６）??々Ｈｉ？?纖??图１．４?Ｋｒａｕｓｅ计算的三种滑动机理（Ｋｒａｕｓｅ，?１９８７）??Ｈｏｍ（１９６１）最早提出盾构隧道开挖面稳定性分沂三维极限平衡模型（如图??１．５所示），该模型主要是由开挖面前方的楔形休和开挖面上部区域的仓筒状构??成，后续的改进模型也大多以此为基础进行研究。后来的三维楔形体模型打下??了基础。Ｊａｎｃｓｅｃｚ和Ｓｔｅｉｎｅｒ（１９９４）在Ｈｏｍ（１９６１）提出的模型基础上，进一步建立??了以开挖面前方为楔形体和上部为棱柱体的幵挖面稳定极限平衡模型｜７１。??＂?：：?！?＼??Ｉ?；?＼?Ｃ??图１．５三维楔形体模型（Ｈｏｒｎ，?１９６１?）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑多因素的类矩形盾构施工引起土体竖向位移研究[J]. 魏纲,张鑫海,徐银锋. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[2]不同埋深盾构隧道开挖面稳定问题数值模拟[J]. 孙潇昊,缪林昌,林海山. 东南大学学报(自然科学版). 2017(01)
[3]粉砂地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验及数值模拟[J]. 吕玺琳,周运才,李冯缔. 岩土力学. 2016(11)
[4]隧道开挖围岩土压力拱效应分析[J]. 路德春,曹胜涛,张波,杜修力,刘晓峰. 地下空间与工程学报. 2015(06)
[5]考虑主应力偏转的土体浅埋隧道支护压力研究[J]. 汪丁建,唐辉明,李长冬,李纯,林成远. 岩土工程学报. 2016(05)
[6]水土耦合对盾构土拱效应及最小支护力的影响分析[J]. 宋锦虎,陈坤福,李宁娜,梁静. 铁道学报. 2015(10)
[7]隧道掘进地层应力释放对开挖面稳定影响数值研究[J]. 潘建立. 土木工程学报. 2015(S1)
[8]大断面深埋高水压地铁盾构隧道周边土压力作用模式评价[J]. 李雪,周顺华,宫全美,陈长江. 岩土力学. 2015(05)
[9]考虑土拱效应的盾构隧道开挖面稳定性[J]. 武军,廖少明,时振昊. 同济大学学报(自然科学版). 2015(02)
[10]盾构隧道洞周土压力颗粒流数值分析[J]. 邢心魁,闫茂龙,张坤鹏,李迎,张坚. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(05)
博士论文
[1]大断面黄土隧道围岩变形特征及控制技术研究[D]. 扈世民.北京交通大学 2012
[2]水平层状隧道围岩压力拱理论研究[D]. 李奎.西南交通大学 2010
[3]软弱破碎隧道围岩渐进性破坏机理研究[D]. 汪成兵.同济大学 2007
[4]盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D]. 秦建设.河海大学 2005
硕士论文
[1]土拱效应原理研究与应用[D]. 赵琦.北方工业大学 2014
[2]基于透明土的盾构隧道开挖面稳定性分析[D]. 刘佳佳.武汉理工大学 2012
本文编号：3123793
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