盾构施工对LNG管线的影响及施工优化控制研究

发布时间：2020-05-24 04:19

【摘要】：本文将LNG管线视为刚性管线,就地铁盾构施工过程中对地下LNG管线的影响和施工参数优化控制进行了研究。使用理论分析和数值模拟相结合的方法,对管线和土体的接触作用和管线的受力和变形进行了分析;使用多输出支持向量回归算法对盾构掘进过程中的施工参数进行了优化。主要研究内容及成果如下:(1)使用两阶段法,对LNG管线与土体的法向接触作用进行了分析。并对两阶段法计算过程进行了简化,提出了梁-弹簧-地层模型,将两阶段法简化为一个模型当中,并将梁-弹簧-地层模型的计算结果和两阶段法的结果进行了对比,结果表明计算误差在合理范围以内,证明梁-弹簧-地层模型的合理性。最后建立了线接触单元,对管线和土体的切向接触作用进行了分析。(2)基于温克尔弹性地基假设,对盾构隧道垂直下穿刚性管线时管线的变形进行了求解。首先提出隧道开挖时管线周围土体地基系数k值为非均匀的假设,建立了管线微段的受力平衡微分方程,使用伽辽金加权残值法,对微分方程的数值解进行了求解,并使用Maple软件编制了相应的计算程序。最后进行了算例分析,验证了本文方法与假设的合理性。(3)使用MIDAS GTS NX软件,对厦门轨道交通3号线林～洋区间下穿LNG管线进行了三维数值模拟,主要分析了盾构隧道掘进时地表沉降、拱顶沉降和管线受力及变形的变化规律,并与监测数据进行了对比,结果表明,数值计算结果与监测结果较吻合。(4)基于厦门轨道交通3号线林～洋区间下穿LNG管线实际工程项目,使用进化多输出支持向量回归算法建立预测模型,建立盾构施工参数与管线应力及地表沉降的关系模型,并利用加入惩罚函数的遗传算法(FPDC-GA)结合安全评价指标对盾构施工参数进行了优化,给出了优化后的施工参数。
【图文】：

模型图,结构法,二维有限元,地层

对上述方法进行具体的应用。逡逑２．２．１地层－结构有限兀模型建立逡逑如图２－１，根据实际工程情况，使用ＭＩＤＡＳ邋ＧＴＳ邋ＮＸ软件，建立地层－结构法逡逑二维有限元模型。模型长７０ｍ，高４０ｍ。ＬＮＧ管线埋深为５．１６ｍ，隧道埋深约为逡逑１７ｍ。隧道直径为６ｍ，径向注浆半径为２ｍ。模型左边界到左线隧道距离取为４倍逡逑洞径，为２４ｍ；模型右边界到右线隧道距离取为４倍洞径，为２４ｍ；模型底部距离逡逑隧道底部距离为２０ｍ，模型顶部取为实际地表。考虑到数值计算的精细程度，对隧逡逑道及隧道径向加固区域网格控制为ｌｍＸｌｍ，模型边界网格控制为２ｍＸ２ｍ。模型逡逑左右两侧边界约束水平方向的位移，，底部约束水平和竖直两个方向的位移，模型顶逡逑部不进行约束。逡逑本次模拟中，管片采用梁单元进行模拟。土体及径向注浆部分采用平面应变单逡逑元。注浆材料根据前人研究

云图,沉降图,隧道开挖,数据提取

逡逑段弹簧内力云图，见图２－６和图２－７。将弹簧上下端位移数据提取出来，见表２－４逡逑和图２－８。将弹簧内力数据提取出来，见表２－５和图２－９。逡逑ＤＩＳＰＬＡＣＥ１ＥＨＴ逡逑ＴＴ邋．邋？？逡逑■邋Ｗ°0ｉ逡逑遽枈逦＾邋Ｈ邋２４邋ｇｊ－０３１０＋０００逡逑ｉ邋Ｕ邋－３．４１９ｅ＋０００逡逑－逦—．．．．．——逡逑ｓ邋Ｉ；、—逡逑Ｉ逦ｊ邋３１４ａ邋ｌ邋ＱＯＩ逡逑■邋■逦？邋－１．４５３ｅ＋００１逡逑图２－３左线隧道开挖后地中沉降图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ邋ｔｕｎｎｅｌ邋ａｆｔｅｒ邋ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ逡逑ｄ＾ｓｐｌ￣逡逑ｌ—邋ｆ。逡逑Ｋ—邋｜，邋ｗ。。逡逑ＢＰ＇逦。。逡逑＾邋Ｕ邋ｉｏ．Ｓ＇９８０５＋０００逡逑■逦－５．３８９ｅ＋０００逡逑逦邋＊ｒ－逦｜６．；８．￣0逡逑Ｂ－逡逑■－邋＇邋－１．３
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43;U231.3;TE973

【参考文献】