基于流固耦合的盾构隧道施工对地下管线变形的影响研究

发布时间：2020-02-15 04:45

【摘要】：地下管线是现代化城市中不可或缺的重要基础设施,在供电、通信、给排水等工程中有着广泛的应用,其担负着能量输送、传递信息、给水、排污等多们日常生活中的难题。为缓解交通压力,城市地下轨道交通建设就成为我国城市现代化发展的必然选择。但地下轨道交通建设的施工将会对其上部土体中埋设的既有管线造成影响,如何保证地下管线在正常工作的环境下进行地铁隧道安全施工就成为一个亟待解决的问题。同时地下管线的变形在流固耦合作用下会表现极为明显,甚至将会对地下管线造成破坏。但现阶段针对流固耦合的城市地下轨道交通建设施工对地下管线的影响研究较少。本文通过实际工程,开展基于流固耦合的盾构隧道施工对地下管线变形的影响研究,主要研究内容及结论如下:1.基于Winkler弹性梁理论,对盾构隧道施工对地下管线的扰动机理进行研究,并针对地下管线与盾构隧道施工空间垂直的工况,考虑渗流场-应力场的流固耦合作用,分析了地下管线在盾构隧道施工中的变形;2.以某轨道交通工程地铁1号线某标段为研究对象,进行基于流固耦合的盾构隧道施工对地下管线变形影响的数值模拟;利用PLAXIS 3D有限元分析软件,采用小应变土体硬化本构模型,研究了初始水位高度、盾构隧道开挖深度、盾构隧道埋深以及管径等因素对地下管线变形的影响,分析了地下管线在不同影响因素作用下的竖向位移变化规律;3.对该标段上与之空间相交的某地下管线进行竖向位移监测,并将监测数据与数值模拟所得到的地下管线变形进行对比分析。结果表明:数值模拟所得的结果与监测数据吻合,验证了所建的基于流固耦合的盾构隧道施工对地下管线变形影响模型和研究方法的准确性和实用性。本文利用有限单元法进行数值模拟,对基于流固耦合的盾构隧道施工对地下管线变形的影响进行了研究,分析了地下管线在盾构隧道开挖过程中的变形特点,为盾构隧道施工在下穿地下管线时提供了施工指导与改进方案,对有地下管线的盾构隧道施工安全具有一定的意义。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U455.43;TU990.3

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