砂土地层土压平衡盾构掘进开挖面稳定性分析
发布时间：2022-02-16 18:40
随着我国城市化进程的加快,城市人口不断增多,为解决交通拥挤问题,地铁成为缓解交通压力、促进城市发展首选的交通工具。盾构掘进由于环境影响小、自动化程度高等优点而被广泛应用于地铁隧道的建设中,其中土压平衡盾构因为受场地影响小、费用低等优点而应用更广泛。由于砂土地层稳定性差,土压平衡盾构隧道施工中保持开挖面的稳定性极其重要。如果支护力控制不当,很容易造成开挖面前方土体的破坏,从而引起地面的塌陷或者是隆起。本文采用数值模拟和理论分析方法,基于位移土压力理论,对砂土地层在土压平衡盾构掘进前方土体变形过程、破坏失稳模式、开挖面支护力与位移的关系进行了研究。主要工作和研究成果如下:（1）采用数值模拟方法,对不同工况下开挖面支护力减小和增大进行了模拟,分析了盾构掘进前方土体破坏发展过程和破坏模式、开挖面支护力与位移关系曲线、开挖面极限支护力的影响因素。（2）基于数值模拟分析结果,根据位移土压力理论和土体塑性极限平衡理论,建立了盾构开挖面主动支护力与开挖面位移的关系公式;考虑与数值模拟计算中相同的开挖工况,得到了开挖面主动支护力与开挖面位移的关系曲线,并分析了埋深比和内摩擦角对支护力的影响。（3）根据位...
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模型试验方法
1.2.2 理论分析方法
1.2.3 数值模拟方法
1.2.4 目前存在的问题
1.3 研究目的及意义
1.4 研究内容与方法
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究方法和技术路线
1.5 创新点
2 土体塑性极限平衡理论和位移土压力理论简介
2.1 土压平衡盾构工作原理
2.2 土体塑性极限平衡理论
2.3 位移土压力理论
2.3.1 位移土压力曲线拟合
2.3.2 墙体位移对土体参数的影响
2.4 本章小结
3 土压平衡盾构开挖面稳定性数值模拟分析
3.1 有限差分软件及本构模型选取
3.2 建模及计算方法
3.2.1 计算工况及参数
3.2.3 计算模型与方法
3.3 开挖面主动支护力计算结果分析
3.3.1 主动破坏模式
3.3.2 开挖面主动极限支护力影响因素分析
3.4 被动支护力计算结果分析
3.4.1 开挖面被动破坏模式
3.4.2 开挖面被动极限支护力影响因素分析
3.5 本章小结
4 砂土地层土压平衡盾构开挖面支护力分析
4.1 开挖面前方的土体的受力状态
4.2 基本假定
4.3 开挖面主动支护力公式推导
4.4 开挖面主动支护力影响因素分析
4.5 开挖面被动支护力公式推导
4.6 开挖面被动支护力影响因素分析
4.7 本章小结
5 盾构开挖面支护力公式的对比分析
5.1 开挖面主动支护力公式对比分析
5.1.1 变化趋势对比
5.1.2 主动极限支护力的对比
5.2 开挖面主动支护力公式对比分析
5.2.1 变化趋势对比
5.2.2 被动极限支护力的对比
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道开挖面支护力上限分析[J]. 许敬叔,潘秋景. 铁道科学与工程学报. 2014(04)
[2]黏性土地层中盾构隧道开挖面支护压力计算方法探讨[J]. 张子新,胡文. 岩石力学与工程学报. 2014(03)
[3]盾构隧道开挖面稳定极限理论研究[J]. 吕玺琳,王浩然,黄茂松. 岩土工程学报. 2011(01)
[4]考虑渗流的多层土盾构隧道开挖面稳定性分析[J]. 乔金丽,张义同,高健. 岩土力学. 2010(05)
[5]盾构掘进速度对开挖面水头分布的影响[J]. 高健,张义同. 天津大学学报. 2010(04)
[6]盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究[J]. 李志华,华渊,周太全,孙秀丽. 岩土力学. 2008(S1)
[7]砂性土中顶管开挖面最小支护压力的计算[J]. 魏纲,贺峰. 地下空间与工程学报. 2007(05)
[8]泥水平衡盾构开挖面稳定模型试验研究[J]. 李昀,张子新,张冠军. 岩土工程学报. 2007(07)
[9]浅埋砂土中盾构法隧道开挖面极限支护压力及稳定研究[J]. 黄正荣,朱伟,梁精华,秦建设. 岩土工程学报. 2006(11)
[10]基于土拱效应的筒仓土压力研究[J]. 蒋波,应宏伟,谢康和. 科技通报. 2005(05)
博士论文
[1]盾构隧道开挖面的稳定性分析[D]. 乔金丽.天津大学 2009
硕士论文
[1]盾构开挖面稳定性理论与试验研究[D]. 李君.浙江大学 2010
本文编号：3628461
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 模型试验方法
1.2.2 理论分析方法
1.2.3 数值模拟方法
1.2.4 目前存在的问题
1.3 研究目的及意义
1.4 研究内容与方法
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 研究方法和技术路线
1.5 创新点
2 土体塑性极限平衡理论和位移土压力理论简介
2.1 土压平衡盾构工作原理
2.2 土体塑性极限平衡理论
2.3 位移土压力理论
2.3.1 位移土压力曲线拟合
2.3.2 墙体位移对土体参数的影响
2.4 本章小结
3 土压平衡盾构开挖面稳定性数值模拟分析
3.1 有限差分软件及本构模型选取
3.2 建模及计算方法
3.2.1 计算工况及参数
3.2.3 计算模型与方法
3.3 开挖面主动支护力计算结果分析
3.3.1 主动破坏模式
3.3.2 开挖面主动极限支护力影响因素分析
3.4 被动支护力计算结果分析
3.4.1 开挖面被动破坏模式
3.4.2 开挖面被动极限支护力影响因素分析
3.5 本章小结
4 砂土地层土压平衡盾构开挖面支护力分析
4.1 开挖面前方的土体的受力状态
4.2 基本假定
4.3 开挖面主动支护力公式推导
4.4 开挖面主动支护力影响因素分析
4.5 开挖面被动支护力公式推导
4.6 开挖面被动支护力影响因素分析
4.7 本章小结
5 盾构开挖面支护力公式的对比分析
5.1 开挖面主动支护力公式对比分析
5.1.1 变化趋势对比
5.1.2 主动极限支护力的对比
5.2 开挖面主动支护力公式对比分析
5.2.1 变化趋势对比
5.2.2 被动极限支护力的对比
5.3 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道开挖面支护力上限分析[J]. 许敬叔,潘秋景. 铁道科学与工程学报. 2014(04)
[2]黏性土地层中盾构隧道开挖面支护压力计算方法探讨[J]. 张子新,胡文. 岩石力学与工程学报. 2014(03)
[3]盾构隧道开挖面稳定极限理论研究[J]. 吕玺琳,王浩然,黄茂松. 岩土工程学报. 2011(01)
[4]考虑渗流的多层土盾构隧道开挖面稳定性分析[J]. 乔金丽,张义同,高健. 岩土力学. 2010(05)
[5]盾构掘进速度对开挖面水头分布的影响[J]. 高健,张义同. 天津大学学报. 2010(04)
[6]盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究[J]. 李志华,华渊,周太全,孙秀丽. 岩土力学. 2008(S1)
[7]砂性土中顶管开挖面最小支护压力的计算[J]. 魏纲,贺峰. 地下空间与工程学报. 2007(05)
[8]泥水平衡盾构开挖面稳定模型试验研究[J]. 李昀,张子新,张冠军. 岩土工程学报. 2007(07)
[9]浅埋砂土中盾构法隧道开挖面极限支护压力及稳定研究[J]. 黄正荣,朱伟,梁精华,秦建设. 岩土工程学报. 2006(11)
[10]基于土拱效应的筒仓土压力研究[J]. 蒋波,应宏伟,谢康和. 科技通报. 2005(05)
博士论文
[1]盾构隧道开挖面的稳定性分析[D]. 乔金丽.天津大学 2009
硕士论文
[1]盾构开挖面稳定性理论与试验研究[D]. 李君.浙江大学 2010
本文编号：3628461
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