近海区域浅覆土超大直径盾构隧道力学行为研究

发布时间：2021-02-22 00:29

　　当前盾构法在地下空间的开发与应用方面得到了越来越多的重视与发展。对于修建在近海区域的隧道,由于水域环境复杂,盾构穿越地层差异性大,结构的受力特征尚不明确,例如水流对泥沙颗粒产生的拖拽力会使得河床发生冲刷,冲刷过大会严重影响衬砌结构受力的安全性与稳定性;其次就是水位变化频繁引起隧道外荷载不断变化,如何明确隧道外荷载动态响应特征,正确评价隧道的力学效应成为了研究问题的重中之重。鉴于此,本文采用文献调研、理论分析、数值模拟等方法,对极端冲刷作用下隧道结构受力特性、潮汐作用下盾构隧道外荷载动力响应特性及潮汐作用下隧道整环管片力学行为进行了研究,最终形成了近海区域浅覆土超大直径盾构隧道力学行为研究成果。论文的主要研究结论如下:（1）探明了马骝洲隧道所在河段整体以冲刷为主,推导了适用于预测极端冲刷深度的计算公式,并预测了马骝洲水道远期极端冲刷深度为4.8m,探讨了影响极端冲刷深度的几个参数,最后对隧道冲刷过程中隧道衬砌结构产生的力学效应进行了分析研究。（2）基于应力渗流耦合的原理,推导了波浪作用下超孔隙水压力影响深度的计算公式,并根据隧道埋深与超孔隙水压力影响深度的大小关系,提出了潮汐作用下隧道外... 

【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】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 河床演变与泥沙起动研究
        1.2.2 潮汐作用下隧道结构外荷载特征研究
        1.2.3 潮汐荷载作用下整环管片结构力学特性研究
        1.2.4 存在的问题
    1.3 研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线
第2章 马骝洲交通隧道工程概况
    2.1 工程简介
    2.2 工程地质与水文地质条件
        2.2.1 工程地质
        2.2.2 水文地质条件
        2.2.3 泥沙特征
    2.3 隧道纵断面设计及穿越地层描述
    2.4 管片结构关键设计参数
        2.4.1 管片的分块布置
        2.4.2 管片厚度及幅宽设计
        2.4.3 管片的接缝构造
    2.5 本章小结
第3章 超浅埋隧道结构力学行为研究
    3.1 河床演变
        3.1.1 水系概况
        3.1.2 马骝洲水道近期演变
        3.1.3 河道河势
        3.1.4 河床近期演变规律
        3.1.5 工程邻近河段近期演变
        3.1.6 工程后河床演变分析
    3.2 泥沙起动
        3.2.1 浅覆土淤泥质泥沙概述
        3.2.2 波浪作用下的床面剪应力
        3.2.3 极端冲刷深度
        3.2.4 波浪及土层参数对冲刷深度的影响
    3.3 极端冲刷作用下隧道安全性分析
        3.3.1 冲刷位置及深度的选取
        3.3.2 数值计算
        3.3.3 计算结果
    3.4 本章小结
第4章 潮汐作用下盾构隧道动力响应特性研究
    4.1 波浪动水头作用下盾构隧道外荷载动力响应分析
        4.1.1 波高变化孔隙水压力的影响深度
        4.1.2 依托工程孔隙水压力影响深度
        4.1.3 淤泥土的动水压力效应
        4.1.4 超孔隙水压力影响深度影响因素分析
    4.2 马骝洲超大直径盾构隧道衬砌结构现场测试研究
        4.2.1 试验目的及内容
        4.2.2 现场监测断面选择
        4.2.3 监测元件预埋及测试方法
        4.2.4 监测结果及分析
    4.3 盾构隧道结构计算模型及外荷载探讨
        4.3.1 水下盾构隧道不透水设计模型
        4.3.2 理论设计模型的外荷载实测分析
    4.4 本章小结
第5章 潮汐作用下整环管片衬砌结构力学行为研究
    5.1 三维实体精细模型
        5.1.1 模型的基本假设
        5.1.2 三维精细模型的建立
    5.2 模型参数选取
        5.2.1 潮汐作用及其荷载函数
        5.2.2 外荷载参数的选取
        5.2.3 弹性抗力系数的选取
        5.2.4 施工荷载
    5.3 工况选取
    5.4 计算结果及分析
        5.4.1 管片计算结果分析
        5.4.2 螺栓与剪力销应力的结果分析
    5.5 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
    1、发表的论文
    2、参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]长江武汉河段近期河床演变特性探讨[J]. 岳红艳,朱勇辉,卢金友,姚仕明.  水利水电快报. 2017(11)
[2]长江下游黑沙洲南水道河床演变及碍航特性[J]. 牛晨曦,假冬冬,张幸农.  水运工程. 2017(09)
[3]重庆市长江滑石滩～茄子溪大沙坝河段河床演变分析[J]. 李春宇.  水利规划与设计. 2017(09)
[4]黄河下游典型年份水沙条件与河床演变特征分析[J]. 张宝利,鲁文,朱莉莉.  黑龙江水利科技. 2017(07)
[5]高要水文站河段近期河床演变特征及原因分析[J]. 邱上富.  甘肃水利水电技术. 2017(07)
[6]近四十年来西江磨刀门水道河床特征研究[J]. 王静新.  珠江水运. 2017(12)
[7]磨刀门水道近50年河床演变及其冲淤成因分析[J]. 林凤标,郑国栋,刘壮添.  泥沙研究. 2017(03)
[8]建闸河口整治工程与河床演变特征[J]. 匡翠萍,梁慧迪,李建,左丽明.  同济大学学报(自然科学版). 2017(05)
[9]荆江石首河段近50年河床演变分析[J]. 周美蓉,夏军强,邓珊珊.  泥沙研究. 2017(01)
[10]泥沙颗粒沿水深方向的受力研究[J]. 李世森,张睿.  港工技术. 2016(02)

博士论文
[1]盾构掘进地面隆陷及潮汐作用江底盾构隧道性状研究[D]. 林存刚.浙江大学 2014
[2]波浪－结构物－海床耦合系统动力学研究[D]. 华蕾娜.清华大学 2009

硕士论文
[1]上软下硬地层超大直径盾构隧道设计关键技术研究[D]. 黄海斌.西南交通大学 2018
[2]近期长江河口潮区界变动及河床演变特征[D]. 石盛玉.华东师范大学 2017
[3]海底取水盾构隧道双层衬砌结构受力特性研究[D]. 邹志林.中南大学 2013
[4]高水压盾构隧道整环管片的力学特性研究[D]. 唐长东.华南理工大学 2012



本文编号：3045151