新建地铁下穿既有区间隧道的暗挖工法对沉降变形的影响分析

发布时间：2018-01-13 01:37

  本文关键词：新建地铁下穿既有区间隧道的暗挖工法对沉降变形的影响分析　出处：《北京交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着我国“十三五”规划的推进和大中型城市人口规模的增加,地铁已成为缓解城市交通压力、带动区域经济增长、造福民生的重要工具。地铁隧道的下穿在地铁修建过程中不可避免,如果设计施工不当,会使得隧道上方既有结构产生较大的变形,影响既有线的运营和结构安全甚至造成灾难性事故本文通过数据统计、理论分析、数值模拟和现场监测等手段,分析研究了北京地铁区间隧道下穿过程中的地表和既有结构的变形规律以及暗挖工法的比选,并结合北京地铁6号线平北区间下穿既有地铁4号线区间隧道工程实例作验证,主要的工作及成果如下:(1)在单线隧道开挖引起的地表沉降方面,根据单线隧道开挖的地表沉降规律,从三维动态分析,提出了地表沉降槽叠加理论,得到了沉降槽叠加公式,并通过建模和经验数据的对比,论证了该理论的可行性。(2)结合单线隧道的沉降槽理论,对双线近距隧道中的围岩参数、隧道埋深和净距对沉降槽的影响作了研究,通过数值模得到了不同埋深下的“W型”、“U型”和“V型”沉降槽和净距的关系,以“U型”沉降槽为标准,提出了不同围岩条件和埋深下的最佳净距标准。并在相同的围岩条件、净距和埋深下,对比了三种不同断面下,隧道开挖引起的地表沉降槽大小,并分析了各自的特点和优劣。(3)结合温克尔弹性地基梁模型、围岩松动圈理论和收敛约束法,分析了既有线在下穿段支撑弹性卸荷过程,并根据隧道开挖的历史过程,对下穿工程中夹层土和既有线的应力应变作了分析,结合三种不同隧道断面的特点,给出了不同围岩条件和夹层土厚度时划分范围。(4)基于划分的范围,结合北京地铁所在地层的特点,针对三种断面隧道和工法,分别作了下穿既有线工程的数值模拟,对比了三种隧道在下穿中的地表和既有线变形,给出了合理的断面比选。(5)结合具体的工程实例,根据监测的地表和既有线的变形数据,绘制了变形的整体曲线和历时曲线,分析了变形的规律,并通过与前文中模型数据对比,阐明了数值计算和实测的关系,对本文研究作了验证。
[Abstract]:With the promotion of the 13th Five-Year Plan and the increase of population in large and medium-sized cities, subway has become a relief of urban traffic pressure, driving regional economic growth. The underpass of subway tunnel is inevitable in the process of subway construction. If the design and construction is not proper, the existing structure above the tunnel will produce larger deformation. Affect the operation and structural safety of the existing railway even cause catastrophic accidents this paper through data statistics theoretical analysis numerical simulation and on-site monitoring and other means. The deformation law of ground surface and existing structures during the underpass of Beijing subway tunnel and the comparison and selection of underground excavation method are analyzed and studied. And combined with the Beijing Metro Line 6 Pingbei section under the existing subway line 4 section tunnel project for verification, the main work and results are as follows: 1) in the single-line tunnel excavation caused by the surface settlement. According to the law of surface settlement of single-line tunnel excavation, from the three-dimensional dynamic analysis, the superposition theory of surface subsidence trough is put forward, and the formula of settlement trough superposition is obtained, and the comparison between modeling and empirical data is carried out. The feasibility of this theory is demonstrated. (2) combined with the settlement trough theory of single-line tunnel, the influence of surrounding rock parameters, buried depth and net distance on settlement trough in double-line and close-distance tunnel is studied. The relationship between "W", "U" and "V" settlement tanks with different buried depths and the net distance is obtained by numerical simulation, and the "U" settlement trough is taken as the standard. At the same surrounding rock condition, net distance and buried depth, the size of surface subsidence trough caused by tunnel excavation is compared under the same surrounding rock condition, net distance and buried depth. Their characteristics and advantages and disadvantages are analyzed.) combined with the Winkler elastic foundation beam model, the theory of surrounding rock loosening circle and the convergence constraint method, the elastic unloading process of the existing railway in the underpass section is analyzed. According to the historical process of tunnel excavation, the stress and strain of interlayer soil and existing railway are analyzed, and the characteristics of three different tunnel sections are combined. Based on the range of the division, combined with the characteristics of the local layer of Beijing subway, three cross-section tunnels and construction methods are given for different surrounding rock conditions and the thickness of intercalated soil. The numerical simulation of the existing underpass tunnel is made, and the deformation of the ground surface and the existing railway in the three tunnels are compared, and the reasonable section ratio is given. 5) combined with the concrete engineering examples. According to the deformation data of the surface and the existing railway, the integral curve and the diachronic curve of deformation are drawn, the law of deformation is analyzed, and the relation between numerical calculation and actual measurement is clarified by comparing with the model data mentioned above. The research in this paper is verified.
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U455.4;U451

【参考文献】

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本文编号：1416927