成都地区复合地层盾构上跨既有隧道的掘进参数优化研究
发布时间：2021-05-19 10:35
随着地铁修建线路的逐步增多,不同形式多条盾构隧道近距离穿越既有隧道的复杂工况已成为地铁建设过程无法避免的难题,尤其在上软下硬的复合地层中,盾构姿态难以控制、刀盘受力不均,地层反应灵敏,如何保证近距离盾构穿越过程中新老隧道的安全,是盾构施工中亟需解决的难题。盾构穿越过程中,盾构开挖是施工扰动源头,土体是传播介质,既有隧道是作用对象,三者相互影响。进行盾构掘进参数的优化控制可以从扰动源头降低盾构穿越带来的影响,是进行上跨施工的精细化控制从而实现工程效益最大化最为直接有效的手段。因此本文以成都地铁8号线上跨既有隧道9号线为工程背景,进行了如下研究工作:（1）在研究分析盾构上跨既有隧道施工扰动机理与影响因素的基础上,选取上跨区间的主要掘进参数,借助模糊粗糙集理论进行掘进参数敏感性分析,得出盾构上跨既有隧道过程中主要掘进参数对地层沉降的影响程度从大到小依次为:注浆压力、土仓压力、刀盘扭矩、盾构推力、推进速度、同步注浆量,并结合本工程砂卵石泥岩复合地层的特性、盾构机特点和施工扰动机理分析了掘进参数敏感性排序的原因及相关参数控制原则。（2）通过三维数值模拟结合盾构施工扰动的时间效应研究了盾构上跨既有...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 盾构隧道穿越工程研究现状
1.3.2 盾构掘进参数研究现状
1.4 本文研究内容及方法
1.4.1 论文研究内容
1.4.2 技术路线
2 盾构上跨施工的扰动机理与影响因素分析
2.1 工程依托背景
2.1.1 工程概况
2.1.2 复合地层盾构上跨施工的风险分析
2.2 盾构上跨施工对地层及既有隧道的扰动机理
2.2.1 盾构上跨施工对土体的扰动机理
2.2.2 盾构上跨施工与既有隧道相互作用机理
2.3 盾构上跨施工对地层扰动的时间效应
2.4 盾构上跨既有隧道施工时的影响因素
2.5 本章小结
3 复合地层上跨区盾构掘进参数的敏感性分析
3.1 基于模糊粗糙集的盾构掘进参数敏感性分析
3.1.1 盾构掘进参数敏感性分析方法的选择
3.1.2 基于模糊粗糙集的因素权重分配方法概述
3.1.3 粗糙集的相关概念
3.2 盾构掘进参数权重的计算
3.2.1 数据的标准化处理
3.2.2 建立模糊相似矩阵
3.2.3 建立模糊等价矩阵
3.2.4 确定各因素的信息熵和权重
3.3 掘进参数敏感性排序的原因分析
3.4 本章小结
4 复合地层盾构上跨既有隧道施工全过程数值模拟分析
4.1 盾构上跨既有隧道三维数值模拟过程
4.1.1 计算基本假定
4.1.2 三维数值模型的建立
4.1.3 参数选取
4.1.4 盾构施工过程模拟
4.2 盾构上跨施工时地层变形和既有隧道响应规律
4.2.1 盾构上跨施工对地层沉降影响分析
4.2.2 盾构上跨施工对既有隧道变形影响分析
4.3 主要敏感因素对地表沉降的影响
4.3.1 土仓压力对地表沉降的影响
4.3.2 注浆压力对地表沉降的影响
4.4 基于单纯形搜索法的主要敏感因素的组合寻优
4.5 本章小结
5 复合地层上跨区盾构掘进参数的分区优化
5.1 上跨区盾构掘进参数统计分析
5.1.1 土仓压力
5.1.2 刀盘扭矩
5.1.3 盾构推力
5.1.4 推进速度
5.2 上跨区盾构掘进参数的控制流程优化
5.3 掘进参数的预警及处理
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录一 单纯形搜索法的程序语言设计
附录二 研究生期间参与的课题及成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]青岛地铁1号线安安区间盾构隧道地表沉降研究[J]. 徐祥云,胡云飞,高福军,李地元,王文健. 铁道勘察. 2018(06)
[2]斜向双线隧道近距离开挖诱发土体位移研究[J]. 张治国,姜蕴娟. 隧道建设(中英文). 2018(06)
[3]深圳地铁盾构隧道近距离上跨既有线引起的结构变形研究[J]. 江华,殷明伦,江玉生,孙正阳,吴全立. 现代隧道技术. 2018(01)
[4]盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制[J]. 马文辉,彭华,杨成永. 西南交通大学学报. 2018(01)
[5]四线并行盾构隧道下穿火车站股道沉降特征研究[J]. 王强,谢雄耀,黄钟晖,齐勇. 岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[6]复合地层盾构掘进参数及其与地层相关性分析[J]. 赵博剑,周建军,谭忠盛,李涛. 土木工程学报. 2017(S1)
[7]基于BP神经网络的复合地层盾构掘进参数预测与分析[J]. 李超,李涛,李正,詹金武. 土木工程学报. 2017(S1)
[8]圆砾泥岩复合地层泥水盾构下穿房屋沉降控制技术研究[J]. 谢雄耀,王强,齐勇,李军,于兴国. 岩土工程学报. 2017(09)
[9]多线叠交盾构隧道近距离穿越施工扰动机制研究[J]. 张晓清,张孟喜,李林,李武祥,王有成. 岩土力学. 2017(04)
[10]土压平衡盾构掘进对上软下硬地层扰动研究[J]. 王俊,何川,胡瑞青,代光辉,王士民. 岩石力学与工程学报. 2017(04)
博士论文
[1]富水软弱地层浅埋暗挖隧道地层变形规律及预测研究[D]. 甘鹏路.浙江大学 2016
[2]盾构掘进对砂卵石地层的扰动机理研究[D]. 江英超.西南交通大学 2014
[3]砂卵石地层土压平衡盾构关键参数计算模型研究[D]. 李潮.中国矿业大学（北京） 2013
[4]开挖卸荷下既有地铁隧道的竖向变形及其控制研究[D]. 张强.北京交通大学 2012
[5]盾构隧道近距离共同作用机理及施工技术研究[D]. 严长征.同济大学 2007
硕士论文
[1]新建隧道上穿工程对既有地铁隧道纵向隆起变形影响研究[D]. 李凯梁.哈尔滨工业大学 2017
[2]盾构隧道穿越上软下硬地层扰动机理及应对措施研究[D]. 何祥凡.西南交通大学 2017
[3]盾构下穿地铁隧道施工中对既有隧道沉降影响的分析[D]. 梁建波.广州大学 2016
[4]地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究[D]. 张恒臻.北京交通大学 2015
[5]边坡最危险非圆弧滑面的直接搜索法研究[D]. 吴汶垣.南京大学 2014
[6]土压平衡盾构密封舱土体与旋转刀盘的流固耦合分析[D]. 刘书亮.天津大学 2010
[7]盾构隧道施工地表沉降规律及控制措施研究[D]. 郑淑芬.中南大学 2010
[8]随机单纯形算法及可靠度分析在路堑边坡中的应用研究[D]. 周娟.吉林大学 2008
[9]上穿工程对既有地铁隧道结构变形影响及控制研究[D]. 卢光杰.北京交通大学 2008
本文编号：3195628
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 盾构隧道穿越工程研究现状
1.3.2 盾构掘进参数研究现状
1.4 本文研究内容及方法
1.4.1 论文研究内容
1.4.2 技术路线
2 盾构上跨施工的扰动机理与影响因素分析
2.1 工程依托背景
2.1.1 工程概况
2.1.2 复合地层盾构上跨施工的风险分析
2.2 盾构上跨施工对地层及既有隧道的扰动机理
2.2.1 盾构上跨施工对土体的扰动机理
2.2.2 盾构上跨施工与既有隧道相互作用机理
2.3 盾构上跨施工对地层扰动的时间效应
2.4 盾构上跨既有隧道施工时的影响因素
2.5 本章小结
3 复合地层上跨区盾构掘进参数的敏感性分析
3.1 基于模糊粗糙集的盾构掘进参数敏感性分析
3.1.1 盾构掘进参数敏感性分析方法的选择
3.1.2 基于模糊粗糙集的因素权重分配方法概述
3.1.3 粗糙集的相关概念
3.2 盾构掘进参数权重的计算
3.2.1 数据的标准化处理
3.2.2 建立模糊相似矩阵
3.2.3 建立模糊等价矩阵
3.2.4 确定各因素的信息熵和权重
3.3 掘进参数敏感性排序的原因分析
3.4 本章小结
4 复合地层盾构上跨既有隧道施工全过程数值模拟分析
4.1 盾构上跨既有隧道三维数值模拟过程
4.1.1 计算基本假定
4.1.2 三维数值模型的建立
4.1.3 参数选取
4.1.4 盾构施工过程模拟
4.2 盾构上跨施工时地层变形和既有隧道响应规律
4.2.1 盾构上跨施工对地层沉降影响分析
4.2.2 盾构上跨施工对既有隧道变形影响分析
4.3 主要敏感因素对地表沉降的影响
4.3.1 土仓压力对地表沉降的影响
4.3.2 注浆压力对地表沉降的影响
4.4 基于单纯形搜索法的主要敏感因素的组合寻优
4.5 本章小结
5 复合地层上跨区盾构掘进参数的分区优化
5.1 上跨区盾构掘进参数统计分析
5.1.1 土仓压力
5.1.2 刀盘扭矩
5.1.3 盾构推力
5.1.4 推进速度
5.2 上跨区盾构掘进参数的控制流程优化
5.3 掘进参数的预警及处理
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录一 单纯形搜索法的程序语言设计
附录二 研究生期间参与的课题及成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]青岛地铁1号线安安区间盾构隧道地表沉降研究[J]. 徐祥云,胡云飞,高福军,李地元,王文健. 铁道勘察. 2018(06)
[2]斜向双线隧道近距离开挖诱发土体位移研究[J]. 张治国,姜蕴娟. 隧道建设(中英文). 2018(06)
[3]深圳地铁盾构隧道近距离上跨既有线引起的结构变形研究[J]. 江华,殷明伦,江玉生,孙正阳,吴全立. 现代隧道技术. 2018(01)
[4]盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制[J]. 马文辉,彭华,杨成永. 西南交通大学学报. 2018(01)
[5]四线并行盾构隧道下穿火车站股道沉降特征研究[J]. 王强,谢雄耀,黄钟晖,齐勇. 岩石力学与工程学报. 2017(S2)
[6]复合地层盾构掘进参数及其与地层相关性分析[J]. 赵博剑,周建军,谭忠盛,李涛. 土木工程学报. 2017(S1)
[7]基于BP神经网络的复合地层盾构掘进参数预测与分析[J]. 李超,李涛,李正,詹金武. 土木工程学报. 2017(S1)
[8]圆砾泥岩复合地层泥水盾构下穿房屋沉降控制技术研究[J]. 谢雄耀,王强,齐勇,李军,于兴国. 岩土工程学报. 2017(09)
[9]多线叠交盾构隧道近距离穿越施工扰动机制研究[J]. 张晓清,张孟喜,李林,李武祥,王有成. 岩土力学. 2017(04)
[10]土压平衡盾构掘进对上软下硬地层扰动研究[J]. 王俊,何川,胡瑞青,代光辉,王士民. 岩石力学与工程学报. 2017(04)
博士论文
[1]富水软弱地层浅埋暗挖隧道地层变形规律及预测研究[D]. 甘鹏路.浙江大学 2016
[2]盾构掘进对砂卵石地层的扰动机理研究[D]. 江英超.西南交通大学 2014
[3]砂卵石地层土压平衡盾构关键参数计算模型研究[D]. 李潮.中国矿业大学（北京） 2013
[4]开挖卸荷下既有地铁隧道的竖向变形及其控制研究[D]. 张强.北京交通大学 2012
[5]盾构隧道近距离共同作用机理及施工技术研究[D]. 严长征.同济大学 2007
硕士论文
[1]新建隧道上穿工程对既有地铁隧道纵向隆起变形影响研究[D]. 李凯梁.哈尔滨工业大学 2017
[2]盾构隧道穿越上软下硬地层扰动机理及应对措施研究[D]. 何祥凡.西南交通大学 2017
[3]盾构下穿地铁隧道施工中对既有隧道沉降影响的分析[D]. 梁建波.广州大学 2016
[4]地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究[D]. 张恒臻.北京交通大学 2015
[5]边坡最危险非圆弧滑面的直接搜索法研究[D]. 吴汶垣.南京大学 2014
[6]土压平衡盾构密封舱土体与旋转刀盘的流固耦合分析[D]. 刘书亮.天津大学 2010
[7]盾构隧道施工地表沉降规律及控制措施研究[D]. 郑淑芬.中南大学 2010
[8]随机单纯形算法及可靠度分析在路堑边坡中的应用研究[D]. 周娟.吉林大学 2008
[9]上穿工程对既有地铁隧道结构变形影响及控制研究[D]. 卢光杰.北京交通大学 2008
本文编号：3195628
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