考虑浆液时效性的盾构隧道施工期上浮机理研究

发布时间：2020-07-06 18:25

【摘要】：盾构法施工有人员需求少、施工速度快、成洞质量好等优点,但施工期间隧道会出现上浮现象,本文以南宁地铁1号线西乡塘客运站～民族大学区间粉质粘土段为工程背景,通过理论分析、有限元模拟的方法,研究盾构隧道施工期与浆液压力消散相关的管环上浮量、管环内力及其动态变化情况。(1)首先从盾构隧道管环上浮机理出发,得到了影响隧道上浮的主要荷载,同时也得出了抑制隧道上浮的抗浮荷载。之后从理论与实际工程角度考虑,初步得到了隧道上浮情况下的横、纵向计算模型。(2)从浆液压力的消散规律入手,通过弹性力学与达西定律,在浆液-土体微元上建立平衡方程,得到浆液固结方程、浆液压力递减函数;其次将浆液视为牛顿流体,通过弹性力学与牛顿摩阻力定律,得到初始浆液压力的环向分布式;最后整合出浆液压力消散相关的上浮荷载F,并引入等效地层反力系数Kr和隧道纵向等效刚度(EcIc)eq,建立完整的隧道纵向上浮计算模型。(3)利用Mathematica计算出背景工程区段施工期间的浆饼厚度时间函数x(t)与上浮荷载函数F(x),并在此基础上,结合文克勒地基梁模型得到了计算范围内,隧道各个位置处的上浮量解析解。计算结果表明最大上浮量约90mm,稳定上浮量约46mm,计算结果与原测数据较为符合。(4)利用MIDAS GTS NX建立管环上浮横截面模型与三维荷载一结构模型,以研究隧道管环横截面内力、管环上浮量与VON-MISES应力的动态变化,得到12组隧道横截面内力结果、10组上浮量与10组管环顶部、底部、中部两侧的VON-MISES应力结果。结果表明相较于传统管环内力计算方法,上浮状态下的管环各个位置处的弯矩、轴力、剪力均有增大,且隧道的危险截面位置变为管环中部两侧;VON-MISES应力最大值出现在盾尾后第一环管环中部两侧位置,为17900 kN·m-2,因而可将该位置视为危险截面;并根据隧道上浮量与内力计算结果初步提出盾构隧道施工期抗浮措施。
【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】：U455.43
【图文】：

城市规模,城市交通,城市病,绪论

1 绪论1 绪论.1 引言进入 21 世纪，随着社会经济发展不断加快，人口数量不断增长，使得城市有效空间不断减少，进而导致城市用地拥挤，资源紧张，环境污染等一系列城市病，其明显的表现之一就是城市交通拥堵。图 1.1 为西安市 2001 年至 2016 年的城市规模情况，15 年间西安市的城市规模扩大了将近 2 倍以上。而为解决城市交通拥堵问题

计算模型,浆液,浮计

图 1.3 隧道纵向计算模型以上不足，本文以南宁地铁一号线为工程背景，将浆液压力时变函数过理论推导得到隧道上浮荷载的理论解，并利用理论与数值模拟两种回实际工程中，得到盾构管环在上浮情况下的应力应变与整体上浮量程数据对比，为未来相似情况下盾构隧道上浮预测及预防整治措施外研究现状道上浮计算研究隧道施工期间，导致隧道上浮的因素十分繁杂，管环会受到盾构机千、地层围岩压力等作用，目前最为普遍接受的是盾尾注浆压力的作用现象，对此，许多学者应用了不同的结构—荷载模型或地层—结构模的管环上浮进行计算，也有学者代入了除浆液压力之外的其他影响因、千斤顶推力等。炎, 杨建辉, 薛永利, 等[1]. 对杭州某地铁施工实例进行了上浮量监测

技术路线图,隧道,工程背景,路线

1 绪论ca 数学软件计算出隧道各处上浮量，并与原工程数据对比研究宁地铁一号线为工程背景，应用隧道横向上浮模型与 MIDAS 正常时的管环应力状态，并对比分析。宁地铁一号线为工程背景，利用 MIDAS GTX NX 建立隧道上研究 VON-MISES 应力的动态变化，确定危险截面。隧道上浮量与内力计算结果初步提出盾构隧道施工期抗浮措施新之处在于在传统隧道上浮计算模型的基础上，引入浆液时变函数，并由此得到了改进后的上浮荷载递减函数 F，并用 F 替荷载得到改进后的上浮计算模型。路线术路线如图 1.4 所示。

【参考文献】