赣江过江盾构隧道掌子面稳定性分析

发布时间：2017-07-03 07:07

  本文关键词：赣江过江盾构隧道掌子面稳定性分析

  更多相关文章： 盾构隧道 极限支护力 极限平衡方程 孔隙水压力 隧道埋深 土层参数

【摘要】：随着盾构施工技术的发展及完善,盾构施工技术以对施工时对环境影响小、施工环境要求低、施工速度快以及施工精度高的优点越来越多的应用到城市的地下交通工程建设当中。在盾构隧道施工时维持掌子面的稳定对安全施工具有重要的意义。本文以盾构隧道掌子面的极限支护力为研究对象,主要研究了以下内容:1、总结和概括了盾构隧道掌子面的失稳形式以及理论研究方法,介绍了计算掌子面失稳的屈服准则,选用摩尔——库伦准则来分析掌子面的稳定性。2、介绍并使用有限差分析软件FLAC3D分析隧道掌子面稳定性的数值计算过程,确定了赣江隧道勘测段复合土层施工开挖时的极限支护力。3、对隧道埋深、地层粘聚力、内摩擦角以及河床水位等因素对掌子面支护力影响作用进行了数值分析,得出各因素对支护力的影响规律。4、使用三维太沙基上覆土压力理论以及楔形体理论推导了计算隧道掌子面极限支护力的平衡方程,并与数值分析结果进行了对比。论文的创新点是以南昌市赣江隧道为工程基础,分析了南昌地区各土层使用盾构隧道开挖时的极限支护力,并使用推导的极限平衡方程进行验证。
【关键词】：盾构隧道 极限支护力 极限平衡方程 孔隙水压力 隧道埋深 土层参数
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及研究意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 泥水盾构隧道掌子面稳定性研究现状10-15
• 1.2.1 理论分析方法10-12
• 1.2.2 模型试验方法12-14
• 1.2.3 数值模拟方法14-15
• 1.3 所要解决的主要问题及研究途径与方法15-16
• 第2章 考虑孔隙水压力的三维太沙基上覆土压力理论掌子面极限支护力分析16-28
• 2.1 泥水盾构的构成及施工原理16-17
• 2.2 隧道上覆土压力理论分析现状17-20
• 2.2.1 土柱理论17-18
• 2.2.2 普氏压力理论18-19
• 2.2.3 比尔鲍曼公式19
• 2.2.4 太沙基理论19-20
• 2.3 基于三维太沙基松动土压力理论对隧道楔形体顶部土压力分析20-25
• 2.3.1 隧道顶部单层土有效土压力公式推导21-23
• 2.3.2 隧道顶部多层土有效土压力公式推导23-24
• 2.3.3 隧道开挖面楔形体极限支护应力平衡分析24-25
• 2.4 考虑孔隙水压力条件下的隧道开挖面极限支护力25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 赣江过江盾构隧道的FLAC3D模型建立28-40
• 3.1 FLAC3D简介28-29
• 3.2 有限差分法在计算大位移变形问题的优势29
• 3.3 屈服准则选择29-34
• 3.3.1 Mohr-Coulomb屈服准则30-31
• 3.3.2 Drucker-Prager屈服准则31-32
• 3.3.3 修正Cam-Clay屈服准则32-33
• 3.3.4 Hoek-Brown破坏准则33-34
• 3.4 开挖面极限状态判定标准34-35
• 3.4.1 数值方法确定开挖面极限支护压力34
• 3.4.2 极限支护压力的确定34-35
• 3.5 模型的建立与分析计算35-39
• 3.5.1 建立分析模型35-36
• 3.5.2 模型分析36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 赣江盾构隧道典型勘测段掌子面数值分析40-52
• 4.1 勘测段工程概况40-41
• 4.2 赣江过江盾构隧道掌子面稳定性分析41-48
• 4.2.1 过江隧道工程实例分析41-42
• 4.2.2 掘进面极限支护压力确定42-48
• 4.3 支护力对隧道顶部位移及掌子面水平位移影响分析48-51
• 4.3.1 各测段水平位移分析49-50
• 4.3.2 各测段竖向位移分析50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 南昌市均质土层掌子面极限支护力分析52-63
• 5.1 南昌市单一土层掌子面极限支护力分析52-60
• 5.1.1 赣江砂土地层掌子面极限支护力计算与分析53-57
• 5.1.2 赣江粘性土地层掌子面极限支护力计算与分析57-60
• 5.2 数值分析法与极限平衡法分析结果对比60-62
• 5.2.1 极限平衡方程适用范围60-61
• 5.2.2 极限平衡法与数值分析法结果对比分析61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 南昌市盾构隧道掌子面稳定性影响因素敏感性分析63-77
• 6.1 数值模拟法参数敏感性分析63-69
• 6.1.1 粘聚力对掌子面稳定性影响敏感性分析63-64
• 6.1.2 内摩擦角对掌子面稳定性影响敏感性分析64-65
• 6.1.3 隧道埋深对掌子面稳定性影响敏感性分析65-67
• 6.1.4 河床水位对掌子面稳定性影响敏感性分析67-69
• 6.2 极限平衡法参数敏感性分析69-73
• 6.2.1 粘聚力对极限平衡法支护力的影响分析69-70
• 6.2.2 内摩擦角对极限平衡法支护力的影响分析70-71
• 6.2.3 隧道埋深对极限平衡法支护力的影响分析71-72
• 6.2.4 隧道中心点水位对极限衡法支护力的影响分析72-73
• 6.3 复合土层隧道掌子面极限支护比影响因素分析73-76
• 6.3.1 复合土层掌子面极限支护力分析方案73-74
• 6.3.2 复合土层隧道掌子面极限支护力结果分析对比74-76
• 6.4 本章小结76-77
• 第7章 结论与展望77-79
• 7.1 结论77
• 7.2 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82

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