城市地铁双护盾TBM隧道管片结构设计及地表沉降预测方法
发布时间：2020-12-16 06:37
为了提高我国岩质地层地铁隧道建设的机械化水平和建设速度,部分城市开始探索采用TBM进行施工。双护盾TBM具有地质适应性强,施工速度快等优点,逐步在青岛、深圳地铁建设中推广应用。双护盾TBM隧道管片与围岩之间存在10-20cm的间隙,采用碎石（豆砾石）回填并注浆,形成围岩-回填层-管片相互作用体系,回填层作为围岩与管片之间的连接层对管片受力及围岩变形具有重要影响。然而,目前国内外关于回填层的研究成果较少,对回填层的作用缺乏明确的认识,这就造成了管片结构设计、纵向变形研究、地表沉降预测等均忽略了回填层的存在,与工程实际存在差别。对此,研究以青岛地铁双护盾TBM隧道为依托,针对地铁隧道特点及回填层的影响,采用了理论分析、文献调研、数值模拟、室内试验、现场试验等多种方法,对双护盾TBM隧道施工阶段进行了划分,分析了围岩-回填层-管片的空间分布。在此基础上开展了双护盾TBM隧道管片受力规律及结构设计方法,双护盾TBM隧道管片纵向变形控制方法,双护盾TBM隧道地表沉降规律及预测方法研究。研究取得了以下成果:（1）基于支护状态将双护盾TBM隧道施工划分为四个阶段,明确了围岩-回填层-管片的空间关系。...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及选题意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 双护盾TBM隧道回填层及其影响研究现状
1.2.2 双护盾TBM隧道管片受力计算方法研究现状
1.2.3 双护盾TBM隧道管片纵向变形研究现状
1.2.4 双护盾TBM隧道地表沉降影响研究现状
1.2.5 目前研究的不足
1.3 本文的研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
第2章 双护盾TBM隧道力学响应特征
2.1 引言
2.2 依托工程概况
2.2.1 地质及线路特征
2.2.2 双护盾TBM机型
2.2.3 隧道结构设计
2.3 基于支护形态的双护盾TBM隧道施工阶段划分
2.4 围岩-回填层-管片空间分布模式
2.4.1 洞周变形模式
2.4.2 围岩-回填层-管片空间分布模式
2.5 双护盾TBM隧道受力特征
2.5.1 现场试验设计
2.5.2 土压力变化规律
2.5.3 隧道受力变化规律
2.6 双护盾TBM隧道纵向变形规律
2.6.1 双护盾TBM隧道纵向变形模式
2.6.2 双护盾TBM隧道直行段变形规律
2.6.3 双护盾TBM隧道转弯段变形规律
2.7 双护盾TBM隧道地表沉降规律
2.7.1 直行段地表沉降规律
2.7.2 转弯段地表沉降规律
2.8 双护盾TBM隧道设计原则
2.9 小结
第3章 城市地铁双护盾TBM隧道结构设计方法
3.1 引言
3.2 回填层对管片受力影响机理模型试验研究
3.2.1 相似模型试验设计
3.2.2 试验结果分析
3.2.3 回填层在结构设计中的定位
3.3 围岩-回填层耦合抗力系数计算方法
3.3.1 回填层-围岩耦合抗力系数推导
3.3.2 耦合抗力参数敏感性分析
3.4 双护盾TBM隧道结构设计模型
3.4.1 结构设计模型
3.4.2 环向接头刚度确定方法
3.4.3 结构设计模型工程验证
3.5 管片结构设计方法及应用
3.5.1 结构设计流程
3.5.2 配筋设计方法
3.5.3 螺栓设计方法
3.5.4 工程应用
3.6 小结
第4章 城市地铁双护盾TBM隧道结构纵向变形控制方法
4.1 引言
4.2 碎石力学性质研究
4.2.1 碎石三轴剪切试验
4.2.2 碎石参数标定及仿真
4.3 碎石-围岩耦合基床变形机理及变形曲线计算方法
4.3.1 碎石-围岩耦合基床变形机理
4.3.2 碎石-围岩耦合基床变形曲线计算方法
4.4 施工阶段双护盾TBM隧道纵向变形计算模型
4.4.1 直行段双护盾TBM隧道纵向变形计算模型
4.4.2 转弯段双护盾TBM隧道水平偏移计算模型
4.5 双护盾TBM隧道管片纵向变形控制方法
4.5.1 直行段双护盾TBM隧道纵向变形控制方法
4.5.2 转弯段双护盾TBM隧道水平偏移控制方法
4.6 小结
第5章 城市地铁双护盾TBM隧道地表沉降预测方法
5.1 引言
5.2 双护盾TBM隧道回填层对地表沉降影响规律
5.2.1 直行段回填层对地表沉降影响
5.2.2 转弯段回填层对地表沉降影响数值分析
5.3 双护盾TBM隧道回填层对地表沉降影响机理
5.3.1 离散元-有限差分耦合计算模型及工况
5.3.2 回填层对地表沉降影响机理
5.4 基于Peck公式的双护盾TBM隧道地表沉降预测方法
5.4.1 双护盾TBM隧道地表沉降Peck公式计算方法
5.4.2 Peck公式计算方法现场验证
5.5 基于镜像法的双护盾TBM隧道地表沉降预测方法
5.5.1 浅埋隧道镜像法理论及地层沉降计算方法
5.5.2 基于镜像法的双护盾TBM隧道地表沉降计算方法
5.6 小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及科研成果
本文编号：2919707
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及选题意义
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 双护盾TBM隧道回填层及其影响研究现状
1.2.2 双护盾TBM隧道管片受力计算方法研究现状
1.2.3 双护盾TBM隧道管片纵向变形研究现状
1.2.4 双护盾TBM隧道地表沉降影响研究现状
1.2.5 目前研究的不足
1.3 本文的研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法及技术路线
第2章 双护盾TBM隧道力学响应特征
2.1 引言
2.2 依托工程概况
2.2.1 地质及线路特征
2.2.2 双护盾TBM机型
2.2.3 隧道结构设计
2.3 基于支护形态的双护盾TBM隧道施工阶段划分
2.4 围岩-回填层-管片空间分布模式
2.4.1 洞周变形模式
2.4.2 围岩-回填层-管片空间分布模式
2.5 双护盾TBM隧道受力特征
2.5.1 现场试验设计
2.5.2 土压力变化规律
2.5.3 隧道受力变化规律
2.6 双护盾TBM隧道纵向变形规律
2.6.1 双护盾TBM隧道纵向变形模式
2.6.2 双护盾TBM隧道直行段变形规律
2.6.3 双护盾TBM隧道转弯段变形规律
2.7 双护盾TBM隧道地表沉降规律
2.7.1 直行段地表沉降规律
2.7.2 转弯段地表沉降规律
2.8 双护盾TBM隧道设计原则
2.9 小结
第3章 城市地铁双护盾TBM隧道结构设计方法
3.1 引言
3.2 回填层对管片受力影响机理模型试验研究
3.2.1 相似模型试验设计
3.2.2 试验结果分析
3.2.3 回填层在结构设计中的定位
3.3 围岩-回填层耦合抗力系数计算方法
3.3.1 回填层-围岩耦合抗力系数推导
3.3.2 耦合抗力参数敏感性分析
3.4 双护盾TBM隧道结构设计模型
3.4.1 结构设计模型
3.4.2 环向接头刚度确定方法
3.4.3 结构设计模型工程验证
3.5 管片结构设计方法及应用
3.5.1 结构设计流程
3.5.2 配筋设计方法
3.5.3 螺栓设计方法
3.5.4 工程应用
3.6 小结
第4章 城市地铁双护盾TBM隧道结构纵向变形控制方法
4.1 引言
4.2 碎石力学性质研究
4.2.1 碎石三轴剪切试验
4.2.2 碎石参数标定及仿真
4.3 碎石-围岩耦合基床变形机理及变形曲线计算方法
4.3.1 碎石-围岩耦合基床变形机理
4.3.2 碎石-围岩耦合基床变形曲线计算方法
4.4 施工阶段双护盾TBM隧道纵向变形计算模型
4.4.1 直行段双护盾TBM隧道纵向变形计算模型
4.4.2 转弯段双护盾TBM隧道水平偏移计算模型
4.5 双护盾TBM隧道管片纵向变形控制方法
4.5.1 直行段双护盾TBM隧道纵向变形控制方法
4.5.2 转弯段双护盾TBM隧道水平偏移控制方法
4.6 小结
第5章 城市地铁双护盾TBM隧道地表沉降预测方法
5.1 引言
5.2 双护盾TBM隧道回填层对地表沉降影响规律
5.2.1 直行段回填层对地表沉降影响
5.2.2 转弯段回填层对地表沉降影响数值分析
5.3 双护盾TBM隧道回填层对地表沉降影响机理
5.3.1 离散元-有限差分耦合计算模型及工况
5.3.2 回填层对地表沉降影响机理
5.4 基于Peck公式的双护盾TBM隧道地表沉降预测方法
5.4.1 双护盾TBM隧道地表沉降Peck公式计算方法
5.4.2 Peck公式计算方法现场验证
5.5 基于镜像法的双护盾TBM隧道地表沉降预测方法
5.5.1 浅埋隧道镜像法理论及地层沉降计算方法
5.5.2 基于镜像法的双护盾TBM隧道地表沉降计算方法
5.6 小结
第6章 结论与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表论文及科研成果
本文编号：2919707
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2919707.html
