立交隧道地层敏感度及结构适用性研究
发布时间：2022-08-02 18:27
随着“城市提升行动计划”的实施,城市建设用地日益紧张,但城市人口数量不断增加,加之国内大都市轿车普及趋势不可阻挡,道路交通拥堵状况越加严重,城市交通拥堵已成为当今社会急需解决的一个焦点。因此,应大力推进交通强国战略。在此背景下,城市轨道、道路等基础设施不断增加,地下立交隧道也随之而出现。目前,关于地下立交等近接隧道的研究较少,尤其是针对新旧洞室相互作用的研究成果报道极少。为此,本文以导师蒋树屏重庆市科技人才培养计划（领军人才）项目“城市地下道路地层敏感度及结构适应性研究”为依托,利用数值分析、模型试验及现场监测,对岩体上下交叉隧道基于不同的埋深、围岩级别、隧道间距、施工顺序的立交隧道结构响应和施工力学问题开展研究,取得以下主要创新性成果。（1）利用三维有限元法对立交隧道进行计算,分析了既有隧道衬砌的应力增量和变形规律,根据应力增量控制标准,确定了立交隧道的相互影响范围、控制断面和控制点;（2）根据空间散点拟合原理,得出既有隧道衬砌应力增量与隧道埋深、围岩级别、隧道净距的函数表达式,并计算出不同的埋深、围岩级别、施工顺序的强、弱影响间距;（3）利用极限平衡法推导出立交隧道敏感性分析解析解...
【文章页数】：219 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 立交隧道国内外典型工程
1.3.2 国内外上下交叉隧道研究现状
1.3.3 岩石力学敏感度研究
1.4 本文研究的主要内容及方法
1.4.1 研究的主要内容
1.4.2 技术路线
第二章 立交隧道施工力学计算分析
2.1 计算模型和计算工况的确定
2.2 下穿既有隧道计算分析
2.2.1 影响最不利断面的确定
2.2.2 位移增量分析
2.2.3 应力增量分析
2.3 上穿既有隧道计算分析
2.3.1 影响最不利断面的确定
2.3.2 位移增量分析
2.3.3 应力增量分析
2.4 本章小结
第三章 立交隧道影响因素及影响间距研究
3.1 判别准则的确定
3.2 立交隧道影响程度研究
3.2.1 下穿隧道对既有隧道的影响
3.2.2 上穿隧道对既有隧道的影响
3.3 影响间距的确定
3.3.1 下穿既有隧道最大应力增量数据回归
3.3.2 上穿既有隧道最大应力增量解析解
3.4 本章小结
第四章 立交隧道敏感度分析
4.1 立交隧道受力特性
4.1.1 初始地应力场
4.1.2 洞室施工各阶段的应力场
4.1.3 立交隧道应力分析
4.2 单因素敏感度分析原理
4.3 下穿既有隧道敏感度分析
4.3.1 不同隧道间距对既有隧道敏感度影响分析
4.3.2 不同隧道埋深对既有隧道敏感度影响分析
4.3.3 影响敏感度因素优先顺序
4.4 上穿既有隧道敏感度分析
4.4.1 不同隧道间距对既有隧道敏感度影响分析
4.4.2 不同隧道埋深对既有隧道敏感度影响分析
4.4.3 影响敏感度因素优先顺序
4.5 本章小结
第五章 立交隧道物理模型试验研究
5.1 试验方案
5.2 物理模型试验选取及依据
5.2.1 相似材料
5.2.2 相似材料实验工况的制定
5.2.3 实验准备
5.2.4 弹性模量与抗压强度值测定实验
5.2.5 泊松比测定实验
5.2.6 材料直剪试验
5.2.7 .配合比实验数据分析及处理
5.3 相似材料配合比参数
5.4 多净距立交隧道模型试验平台的设计及搭建
5.4.1 实验系统的构成
5.4.2 可变净距立交隧道模型箱
5.4.3 开挖方式模拟
5.4.4 .立交隧道净距的调节系统
5.4.5 传感器及数据采集系统
5.4.6 测试断面及仪器布置
5.5 模型试验开展步骤
5.5.1 材料的拌和
5.5.2 模型实验系统的组装
5.5.3 实验材料填充及及压力盒的布设
5.5.4 开挖模拟及数据采集
5.6 新建隧道下穿既有隧道施工力学效应分析
5.6.1 新建隧道开挖对既有隧道衬砌应力的影响
5.6.2 不同隧道间距对既有隧道衬砌应力影响
5.7 新建隧道上穿既有隧道施工力学效应分析
5.7.1 新建隧道开挖对既有隧道衬砌应力的影响
5.7.2 不同隧道间距对既有隧道衬砌应力影响
5.8 本章小结
第六章 立交隧道地层敏感区结构适应性研究
6.1 研究的意义
6.2 现有结构适应性对策
6.3 数值计算模型
6.4 数值计算结果分析
6.5 影响强弱区结构适应性分析
6.5.1 弱影响区结构适应性措施
6.5.2 强影响区结构适应性措施(常规)
6.5.3 强影响区结构适应性措施(隧道间距小于5 米)
6.6 典型案例
6.6.1 下穿既有隧道交叉段梁拱结构法案例
6.6.2 上穿既有隧道交叉段托梁法案例
6.7 本章小结
第七章 立交隧道现场施工监测
7.1 项目概况
7.1.1 基本概况
7.1.2 地质情况
7.1.3 拟建隧道与既有隧道位置关系
7.2 监控量测方案
7.2.1 监控量测的项目
7.2.2 监测断面布置
7.3 监测管理
7.3.1 测量精度
7.3.2 预警值
7.3.3 监测频率
7.4 下穿既有隧道典型监测断面数据分析
7.4.1 新建隧道下穿轨道交通一号线区间段概况
7.4.2 监测数据分析
7.5 上穿既有隧道典型监测断面数据分析
7.5.1 新建隧道上穿轨道交通十号线区间段概况
7.5.2 监测数据分析
7.6 本章小结
第八章 结论和展望
8.1 主要研究结论
8.2 主要创新点
8.3 下一步研究展望
致谢
参考文献
附录 AIV级围岩隧道设计参数表
附录 BV级围岩隧道设计参数表
攻读博士学位期间发表的论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于长隧道多点振动台试验的节段式模型箱及其适用性研究[J]. 禹海涛,李翀,袁勇,柴瑞,刘洪洲. 中国公路学报. 2016(12)
[2]地铁盾构隧道下穿运营线路的形变分析[J]. 张立亚,张宏梅,祝传广,高小王. 测绘通报. 2016(11)
[3]立交隧道地质敏感度及结构适应性研究[J]. 蒋树屏,谢锋,王星星,秦峰,秦之富. 隧道建设. 2016(08)
[4]城轨隧道下穿既有立交桥基础施工技术[J]. 刘清花. 铁道建筑技术. 2016(05)
[5]新建下穿隧道对既有隧道影响的可拓学分析[J]. 冷彪,仇文革,龚伦. 西南交通大学学报. 2014(04)
[6]浅埋条件下并行立交隧道施工安全性的三维数值模拟[J]. 郑伟,高林. 铁道科学与工程学报. 2013(06)
[7]三车道高速公路隧道出口与互通式立交最小间距研究[J]. 王少飞,李伟聪,林志,吴春光. 公路交通技术. 2013(06)
[8]嘎隆拉隧道围岩力学参数对变形的敏感性分析[J]. 王辉,陈卫忠. 岩土工程学报. 2012(08)
[9]东莞厚街大道立交隧道工程设计[J]. 方万进. 广东土木与建筑. 2012(03)
[10]软土地区盾构上穿越既有隧道的离心模拟研究[J]. 黄德中,马险峰,王俊淞,李削云,余龙. 岩土工程学报. 2012(03)
博士论文
[1]软弱深埋隧道围岩结构特性及支护荷载确定方法研究[D]. 李英杰.北京交通大学 2012
[2]软弱围岩隧道掌子面稳定性控制及预加固技术研究[D]. 师晓权.西南交通大学 2012
[3]分岔隧道设计施工优化与稳定性评价[D]. 徐冲.北京交通大学 2011
[4]地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D]. 郭子红.重庆大学 2010
[5]并行隧道施工相互影响分析及应用研究[D]. 晏莉.中南大学 2008
[6]上下交叉隧道近接施工力学原理及对策研究[D]. 龚伦.西南交通大学 2008
[7]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]复杂立交体系下盾构掘进施工的安全风险控制研究[D]. 王小金.合肥工业大学 2016
[2]华坪隧道围岩稳定性离心模型试验研究[D]. 许鹏帅.西南交通大学 2015
[3]断层带膨胀性软岩隧道变形特性研究[D]. 崔炳伟.重庆大学 2012
[4]盾构下穿京广线郑州站的地表沉降预计及控制技术研究[D]. 赵权威.中南大学 2011
[5]佛岭隧道破碎带围岩蠕变变形规律研究[D]. 贾伟.北京交通大学 2011
[6]上下交叉隧道近接施工影响分区研究[D]. 郭宏博.西南交通大学 2008
[7]大窑沟二号隧道围岩稳定性模型实验研究及数值分析[D]. 张楠.东北大学 2008
[8]复杂城市地下立交工程施工力学行为研究[D]. 黄朱林.西南交通大学 2007
[9]公路连拱隧道与小净距隧道施工力学特征对比研究[D]. 郑光辉.西南交通大学 2007
[10]盾构隧道近接基坑施工的数值模拟及地面变形分析[D]. 李永明.武汉理工大学 2007
本文编号：3669024
【文章页数】：219 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.3.1 立交隧道国内外典型工程
1.3.2 国内外上下交叉隧道研究现状
1.3.3 岩石力学敏感度研究
1.4 本文研究的主要内容及方法
1.4.1 研究的主要内容
1.4.2 技术路线
第二章 立交隧道施工力学计算分析
2.1 计算模型和计算工况的确定
2.2 下穿既有隧道计算分析
2.2.1 影响最不利断面的确定
2.2.2 位移增量分析
2.2.3 应力增量分析
2.3 上穿既有隧道计算分析
2.3.1 影响最不利断面的确定
2.3.2 位移增量分析
2.3.3 应力增量分析
2.4 本章小结
第三章 立交隧道影响因素及影响间距研究
3.1 判别准则的确定
3.2 立交隧道影响程度研究
3.2.1 下穿隧道对既有隧道的影响
3.2.2 上穿隧道对既有隧道的影响
3.3 影响间距的确定
3.3.1 下穿既有隧道最大应力增量数据回归
3.3.2 上穿既有隧道最大应力增量解析解
3.4 本章小结
第四章 立交隧道敏感度分析
4.1 立交隧道受力特性
4.1.1 初始地应力场
4.1.2 洞室施工各阶段的应力场
4.1.3 立交隧道应力分析
4.2 单因素敏感度分析原理
4.3 下穿既有隧道敏感度分析
4.3.1 不同隧道间距对既有隧道敏感度影响分析
4.3.2 不同隧道埋深对既有隧道敏感度影响分析
4.3.3 影响敏感度因素优先顺序
4.4 上穿既有隧道敏感度分析
4.4.1 不同隧道间距对既有隧道敏感度影响分析
4.4.2 不同隧道埋深对既有隧道敏感度影响分析
4.4.3 影响敏感度因素优先顺序
4.5 本章小结
第五章 立交隧道物理模型试验研究
5.1 试验方案
5.2 物理模型试验选取及依据
5.2.1 相似材料
5.2.2 相似材料实验工况的制定
5.2.3 实验准备
5.2.4 弹性模量与抗压强度值测定实验
5.2.5 泊松比测定实验
5.2.6 材料直剪试验
5.2.7 .配合比实验数据分析及处理
5.3 相似材料配合比参数
5.4 多净距立交隧道模型试验平台的设计及搭建
5.4.1 实验系统的构成
5.4.2 可变净距立交隧道模型箱
5.4.3 开挖方式模拟
5.4.4 .立交隧道净距的调节系统
5.4.5 传感器及数据采集系统
5.4.6 测试断面及仪器布置
5.5 模型试验开展步骤
5.5.1 材料的拌和
5.5.2 模型实验系统的组装
5.5.3 实验材料填充及及压力盒的布设
5.5.4 开挖模拟及数据采集
5.6 新建隧道下穿既有隧道施工力学效应分析
5.6.1 新建隧道开挖对既有隧道衬砌应力的影响
5.6.2 不同隧道间距对既有隧道衬砌应力影响
5.7 新建隧道上穿既有隧道施工力学效应分析
5.7.1 新建隧道开挖对既有隧道衬砌应力的影响
5.7.2 不同隧道间距对既有隧道衬砌应力影响
5.8 本章小结
第六章 立交隧道地层敏感区结构适应性研究
6.1 研究的意义
6.2 现有结构适应性对策
6.3 数值计算模型
6.4 数值计算结果分析
6.5 影响强弱区结构适应性分析
6.5.1 弱影响区结构适应性措施
6.5.2 强影响区结构适应性措施(常规)
6.5.3 强影响区结构适应性措施(隧道间距小于5 米)
6.6 典型案例
6.6.1 下穿既有隧道交叉段梁拱结构法案例
6.6.2 上穿既有隧道交叉段托梁法案例
6.7 本章小结
第七章 立交隧道现场施工监测
7.1 项目概况
7.1.1 基本概况
7.1.2 地质情况
7.1.3 拟建隧道与既有隧道位置关系
7.2 监控量测方案
7.2.1 监控量测的项目
7.2.2 监测断面布置
7.3 监测管理
7.3.1 测量精度
7.3.2 预警值
7.3.3 监测频率
7.4 下穿既有隧道典型监测断面数据分析
7.4.1 新建隧道下穿轨道交通一号线区间段概况
7.4.2 监测数据分析
7.5 上穿既有隧道典型监测断面数据分析
7.5.1 新建隧道上穿轨道交通十号线区间段概况
7.5.2 监测数据分析
7.6 本章小结
第八章 结论和展望
8.1 主要研究结论
8.2 主要创新点
8.3 下一步研究展望
致谢
参考文献
附录 AIV级围岩隧道设计参数表
附录 BV级围岩隧道设计参数表
攻读博士学位期间发表的论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]用于长隧道多点振动台试验的节段式模型箱及其适用性研究[J]. 禹海涛,李翀,袁勇,柴瑞,刘洪洲. 中国公路学报. 2016(12)
[2]地铁盾构隧道下穿运营线路的形变分析[J]. 张立亚,张宏梅,祝传广,高小王. 测绘通报. 2016(11)
[3]立交隧道地质敏感度及结构适应性研究[J]. 蒋树屏,谢锋,王星星,秦峰,秦之富. 隧道建设. 2016(08)
[4]城轨隧道下穿既有立交桥基础施工技术[J]. 刘清花. 铁道建筑技术. 2016(05)
[5]新建下穿隧道对既有隧道影响的可拓学分析[J]. 冷彪,仇文革,龚伦. 西南交通大学学报. 2014(04)
[6]浅埋条件下并行立交隧道施工安全性的三维数值模拟[J]. 郑伟,高林. 铁道科学与工程学报. 2013(06)
[7]三车道高速公路隧道出口与互通式立交最小间距研究[J]. 王少飞,李伟聪,林志,吴春光. 公路交通技术. 2013(06)
[8]嘎隆拉隧道围岩力学参数对变形的敏感性分析[J]. 王辉,陈卫忠. 岩土工程学报. 2012(08)
[9]东莞厚街大道立交隧道工程设计[J]. 方万进. 广东土木与建筑. 2012(03)
[10]软土地区盾构上穿越既有隧道的离心模拟研究[J]. 黄德中,马险峰,王俊淞,李削云,余龙. 岩土工程学报. 2012(03)
博士论文
[1]软弱深埋隧道围岩结构特性及支护荷载确定方法研究[D]. 李英杰.北京交通大学 2012
[2]软弱围岩隧道掌子面稳定性控制及预加固技术研究[D]. 师晓权.西南交通大学 2012
[3]分岔隧道设计施工优化与稳定性评价[D]. 徐冲.北京交通大学 2011
[4]地下立交近接隧道稳定性的理论分析与模拟研究[D]. 郭子红.重庆大学 2010
[5]并行隧道施工相互影响分析及应用研究[D]. 晏莉.中南大学 2008
[6]上下交叉隧道近接施工力学原理及对策研究[D]. 龚伦.西南交通大学 2008
[7]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003
硕士论文
[1]复杂立交体系下盾构掘进施工的安全风险控制研究[D]. 王小金.合肥工业大学 2016
[2]华坪隧道围岩稳定性离心模型试验研究[D]. 许鹏帅.西南交通大学 2015
[3]断层带膨胀性软岩隧道变形特性研究[D]. 崔炳伟.重庆大学 2012
[4]盾构下穿京广线郑州站的地表沉降预计及控制技术研究[D]. 赵权威.中南大学 2011
[5]佛岭隧道破碎带围岩蠕变变形规律研究[D]. 贾伟.北京交通大学 2011
[6]上下交叉隧道近接施工影响分区研究[D]. 郭宏博.西南交通大学 2008
[7]大窑沟二号隧道围岩稳定性模型实验研究及数值分析[D]. 张楠.东北大学 2008
[8]复杂城市地下立交工程施工力学行为研究[D]. 黄朱林.西南交通大学 2007
[9]公路连拱隧道与小净距隧道施工力学特征对比研究[D]. 郑光辉.西南交通大学 2007
[10]盾构隧道近接基坑施工的数值模拟及地面变形分析[D]. 李永明.武汉理工大学 2007
本文编号：3669024
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