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矩形隧道零距离下穿运营地铁车站结构变形规律与控制方法研究

发布时间:2018-08-22 11:54
【摘要】:随着近年来地铁的快速发展,各地新建地铁工程项目层出不穷,其中新建隧道下穿已运营地下结构的工程实例也越发常见。既有结构,特别对于已运营地铁车站,具有人员密集、车流繁忙的特点,控制车站结构变形以保证运营安全就成了地铁建设从业人员与相关学者重点关注的问题。因此,以深圳地铁7号线福安区间段下穿既有4号线福民站工程为例,该工程具有下穿间距极小、隧道形式特殊等特点,通过理论分析和数值模拟相结合的方法,研究新建隧道对既有车站的影响,提出了以下结论:(1)基于随机介质理论提出双线矩形隧道施工地层变形预测模型,对不同断面形式隧道施工引起地层变形规律进行对比分析,揭示"零距离"下穿施工上方地层变形规律。(2)基于双参数地基模型,运用弹性地基梁理论,推导了任意附加荷载作用下欧拉-伯努利弹性梁的挠曲微分方程,并结合地层变形理论,将其运用于车站结构变形预测。(3)依托深圳地铁7号线福安区间段下穿既有4号线福民站工程,在整理分析监测数据的基础上,应用两阶段法对地下结构变形进行了预测,并通过双线矩形隧道零距离下穿既有地铁车站的工程算例进行了验证,讨论了相关参数的取值方法,并与监测数据进行对比研究,验证了理论的正确性。(4)基于福民站下穿工程现场实际工况与施工设计建立了三维数值模型,并进行了数值模拟工作,对实际工况下车站结构的变形、受力问题进行了分析,并与监测数值对比验证了模拟的准确性。另一方面,综合考虑施工方法、开挖步长、注浆参数等方面因素,采用数值计算方法,通过设置多组对照,对施工过程中车站变形优化控制进行了研究,并对施工变形控制提出了合理的建议。
[Abstract]:With the rapid development of subway in recent years, there are many new subway engineering projects in various places. The existing structure, especially for the existing subway stations, has the characteristics of dense staff and busy traffic. Controlling the deformation of the station structure to ensure the operation safety has become the focus of attention of the subway construction practitioners and related scholars. Therefore, taking the project of Fumin Station under Fuan Section of Shenzhen Metro Line 7 as an example, the project has the characteristics of minimal underpass spacing and special tunnel form. The method of combining theoretical analysis and numerical simulation is adopted. This paper studies the influence of the new tunnel on the existing stations, and puts forward the following conclusions: (1) based on the theory of random medium, the prediction model of formation deformation in the construction of double-line rectangular tunnel is put forward, and the law of formation deformation caused by the construction of different cross-section tunnel is compared and analyzed. The deformation law of stratum above the construction under "zero distance" is revealed. (2) based on the two-parameter foundation model and the theory of elastic foundation beam, the differential equation of deflection of Euler-Bernoulli elastic beam under arbitrary additional loads is derived. Combined with the theory of formation deformation, it is applied to the deformation prediction of station structure. (3) based on the project of Fumin station under Fuan section of Shenzhen Metro Line 7, on the basis of sorting and analyzing the monitoring data, In this paper, the deformation of underground structure is predicted by two-stage method, and verified by an engineering example of double-line rectangular tunnel passing through existing subway station at zero distance. The method of selecting relevant parameters is discussed and compared with the monitoring data. The correctness of the theory is verified. (4) the three-dimensional numerical model is established based on the actual working condition and construction design of the downpass project of Fumin station, and the numerical simulation work is carried out, and the deformation and stress problem of the station structure under the actual working condition are analyzed. The accuracy of the simulation is verified by comparison with the monitoring data. On the other hand, considering the construction method, excavation step size, grouting parameters and other factors, the optimization control of station deformation in the construction process is studied by using numerical calculation method and setting several groups of control groups. Reasonable suggestions are put forward for construction deformation control.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U456.3;U231

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本文编号:2197021

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