超前小导管在地铁隧道中的预加固机理及工程应用

发布时间：2021-05-05 19:35

　　随着城市的快速发展,为减轻地面上的阻力,城市地铁随之应用而来,而城市地铁中的浅埋暗挖法的分步开挖是一种比较常用的方法,开挖中的预支护方法尤其重要,超前小导管注浆支护凭借安全性能高、预支护效果明显、简单易形和操作灵敏等优点被广泛应用。城市地铁小净距隧道开挖会对既存管线和地表造成不利影响,掌握地下管线和地表的沉降规律工程意义重大。通过查阅文献和实际调研,依托郑州地铁4号线的工程实例,将有限元软件模拟、理论分析、现场试验监测和室内参数测定试验相结合的方法,对砂土地区的城市地铁浅埋暗挖法中的分步开挖中的超前小导管的预加固机理进行研究。通过查阅参考文献发现,不同的地区,超前小导管的地层预加固的作用和效果也不同,将本文的研究思想与实际的工程案例相结合,取得了部分的理论与实践的研究成果。本文的主要研究内容为:（1）查阅文献,概括了几种隧道超前预支护方法的优缺点,并从隧道变形和稳定性研究、现场工程实例、模型试验和数值模拟等方面对国内外研究进行归纳。（2）利用历时半年的郑州地铁四号线商都路站工程,得出隧道工作面在开挖通过前、通过中、通过后三种条件下,隧道上方地层的响应规律、地层响应的本质特征和围岩压力的... 

【文章来源】：河南工业大学河南省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的工程背景及研究意义
    1.2 隧道的超前预支护方法
    1.3 超前小导管的国内外研究现状
        1.3.1 隧道的变形以及稳定性研究现状
        1.3.2 超前小导管注浆支护研究现状
    1.4 本文的研究思路、内容和方法
        1.4.1 本文的研究思路
        1.4.2 本文研究的主要内容
        1.4.3 论文的研究方法
    1.5 本文的创新点
2 超前小导管支护的工程应用
    2.1 引言
    2.2 工程概况
        2.2.1 工程位置及周边环境
        2.2.2 工程地质和水文地质条件
        2.2.3 施工方案
        2.2.4 本工程的重难点分析及对策
        2.2.5 超前小导管的注浆的工艺流程
    2.3 现场监测的内容和监测点的布设
        2.3.1 地表(污水管线)沉降测量
        2.3.2 拱顶沉降
        2.3.3 桩顶水平位移
        2.3.4 围岩的压力
    2.4 现场监测位移结果的分析
        2.4.1 隧道轴向方向地表沉降变化规律
        2.4.2 拱顶沉降监测数据回归分析
        2.4.3 地层水平位移的变化趋势
        2.4.4 地层反弹或隆起与地表下沉的关系
    2.5 隧道开挖过程中围岩应力的变化规律
        2.5.1 围岩的径向应力
        2.5.2 超前小导管的应力
    2.6 顶板沉降结果分析
    2.7 本章小结
3 小导管注浆加固后围岩应力-位移分析
    3.1 引言
    3.2 小导管的预支护机理
    3.3 加固后围岩应力分析
    3.4 加固后围岩位移分析
    3.5 小导管注浆加固后隧道稳定性分析
        3.5.1 隧道围岩稳定性判定
        3.5.2 隧道稳定性评判方法
        3.5.3 隧道稳定性评判方法的新思路
    3.6 工程实例的验证
    3.7 本章小结
4 浅埋暗挖隧道工作面地层预加固和导管的力学行为分析
    4.1 引言
    4.2 隧道上部地层结构的稳定性分析
        4.2.1 上部地层结构模型的建立
        4.2.2 上覆地层结构模型的力学分析
    4.3 超前小导管预加固的力学行为
        4.3.1 小导管力学模型
        4.3.2 小导管力学计算模型
        4.3.3 一般注浆工况下小导管尾部的工作状态分析
    4.4 本章小结
5 工程案例的模拟及相关参数的优化对比分析
    5.1 引言
    5.2 数值模拟分析
        5.2.1 计算模型的建立
        5.2.2 模型参数的选取
        5.2.3 模拟的方法
        5.2.4 工况的选择
        5.2.5 地表沉降和管线沉降模拟结果分析
    5.3 超前小导管和加固圈的模拟结果分析
        5.3.1 开挖过程中注浆加固圈的位移特征
        5.3.2 开挖过程中注浆加固圈的应力特征
        5.3.3 开挖过程中超前小导管的位移特征分析
        5.3.4 开挖过程中超前小导管的应力特征分析
    5.4 监测与模拟结果对比
        5.4.1 地表沉降和管线沉降的模拟与实测结果比较
        5.4.2 导管应力现场与模拟结果比较
    5.5 超前小导管注浆支护的优化分析
        5.5.1 不同支护条件下的加固效果分析
        5.5.2 不同加固范围内的加固效果分析
        5.5.3 不同H和D条件下加固效果
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]砂土中隧道施工条件下管土相互作用的室内模型试验研究[J]. 王正兴,缪林昌,吕伟华.  工业建筑. 2017(02)
[4]陡坡偏压小净距隧道合理施工方法研究[J]. 李伟平,邓学斌,王薇,谢宝超,邹江海.  铁道科学与工程学报. 2016(06)
[5]盾构隧道开挖对既有管线及地表的影响分析[J]. 马林.  石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]暗挖隧道施工对平行地下管线性状影响研究[J]. 王绍君.  土木工程学报. 2014(S2)
[7]软土深基坑开挖地表沉降分析[J]. 张尚根,袁正如.  地下空间与工程学报. 2013(S1)
[8]散体围岩隧道小导管注浆试验及效果分析[J]. 聂善文.  公路工程. 2011(03)
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博士论文
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硕士论文
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[2]超前小导管注浆等效模拟及参数设计研究[D]. 赵菁菁.华南理工大学 2015
[3]隧道超前小导管注浆预加固数值分析[D]. 闵书.重庆大学 2013
[4]浅埋破碎岩层隧道小导管预支护技术研究[D]. 范永慧.西安科技大学 2011
[5]双孔盾构隧道近接施工离心模型试验研究[D]. 余峰.西南交通大学 2008
[6]隧道小导管注浆加固区围岩力学参数反分析研究[D]. 张宏洲.中国地质大学（北京） 2007
[7]小导管注浆技术及在隧道和地下工程中的应用[D]. 李河玉.西南交通大学 2002



本文编号：3170460