城市地铁隧道沉降预测及变形分析

发布时间：2020-04-05 14:06

【摘要】：当今城市呈现多元化、立体化、高层化、密集化,地铁以高速度、承载大、低消耗、高环保的特点快速融入人们生活,使得在隧道施工中,地表沉降和隧道衬砌变形成为地铁安全运营的关键。本文以西安市地铁四号线火车站～含元殿盾构区间为研究对象,采用数理统计和最小二乘原理分析断面沉降监测数据,研究隧道沉降形变特征,构建适合研究区间的沉降预测模型;利用数值模拟方法,从静、动力学的角度分析火车站～含元殿区间沉降变形规律和隧道抗震能力。在此基础上指导地铁盾构隧道设计和施工环节。本文的主要研究成果如下:(1)收集整理西安地铁四号线火车站～含元殿区间资料,结合工程总体情况,确定了地表沉降监测方案并对区间实测沉降数据进行分析。结果表明:火车站～含元殿区间隧道主要位于土质均匀的粉质黏土层,盾构注浆液填充衬砌缝隙,同步注浆发挥正常作用,盾构掘进引起的地面横向沉降变化近似正态分布。(2)采用回归分析法对火车站～含元殿区间地表实测沉降数据拟合,确定了Peck回归预测方法的可行性。通过数理统计,引入沉降修正因子,获得沉降修正因子取值范围,确定修正后的Peck预测模型地表沉降预测精度提升。利用西安四号线五路口～火车站区间资料进行验证,结果表明:沉降预测相对误差为8.33%,沉降预测显著,修正预测模型实用性较强。(3)根据正交实验法,确定了火车站～含元殿区间影响沉降的关键层参数敏感性依次为:弹性模量密度粘聚力内摩擦角,优化模型纵横断面地表沉降模拟数据与实测沉降数据相对误差为3.99%,模型精度可靠,优化方法可行性显著。(4)通过FLAC3D有限元静力学和动力学(地震动)分析发现,随着埋深增大,最大沉降值减小,最大主应力增大,沉降槽宽度变大,沉降影响范围扩大,沉降变化受地震动影响减小;随间距增大,沉降叠加效果减弱,沉降最大值减小,地震动对隧道作用力减小。因此在西安地区相似地质和工法的地铁隧道设计施工时,先、后行隧道间距在17～23m,埋深在18～24m时,地表沉降相对较小,隧道结构整体抗震较强,但是最优方案的设计还需要结合场地环境、设备材料及施工能力等综合条件。
【图文】：

区间图,盾构,西安

筑物发生近接、交叉等现象。如果在进行地下空间建设不考虑周围建筑致其控制精度降低，因此如何在确保既有建筑物控制精度的基础上，进要在设计施工前进行充分的论证[5-6]。盾构法对建（构）筑物的精度变械掘进过程对周围土体的扰动，从而对建筑结构的稳定产生间接变形。道的变形，有助于控制周围既有建（构）筑物的变形精度，以便更好的为城市轨道交通建设发挥积极作用。文主要是以西安地铁四号线火车站~含元殿盾构隧道区间为研究对象，火车站~含元殿区间施工难点主要是盾构机将下穿西安城墙、大明宫国要建（构）筑物，人流量大，社会关注度高，施工难度大，地层结构复建（构）筑物沉降等，以确保既有建筑物结构的稳定和人员的安全显得尤合工程实际监测数据和工程相关资料，通过分析并对现有方法改进，总一般性规律和适用于地铁横向沉降的预测模型；利用数值方法模拟先、层变形规律，并在静、动力学作用下分析埋深、净间距对隧道沉降的影隧道沉降控制提出相关措施，以此减小盾构施工对周围建筑物的影响，震性能，为地铁建设在设计、施工阶段的变形分析提供支持。

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厚度为 0.4m 的管片，并且管片采取六分块错缝式拼装方案。图 2.1 工程施工示意图2.1.2 工程地质概况根据西安地铁四号线岩土工程勘察报告中火~含区间已有的详细勘察资料，分析研
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U231.3;U455.43

【参考文献】