长春地铁二号线过伊通河段隧道稳定性分析

发布时间：2017-08-12 15:04

  本文关键词：长春地铁二号线过伊通河段隧道稳定性分析

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【摘要】：随着城市化进程的加速,我国城市传统的交通供给量无法满足交通需求量要求,建设地下轨道交通成为一些大中型城市选择缓解交通压力的有效途径。在国内已建的隧道工程中,盾构法施工地铁隧道下穿河流湖泊较为常见。长春地铁二号线下穿伊通河段隧道穿越区间为泥砂互层。该岩层具有强度高、遇水软化、失水崩解的特点,且暴露时间过长会引起剥落现象,施工难度大,隧道变形不易控制,稍有不慎便会造成塌方。保证隧道的稳定性是盾构施工的关键,因此有必要对其开展研究。本文以长春地铁二号线下穿伊通河南关站-烟厂站区间隧道为依托,利用FLAC~(3D)数值软件及内嵌的FISH语言对不同埋深、不同掘进压力、不同注浆压力工况下隧道围岩体位移、塑性区分布、洞内变形及混凝土衬砌主应力的变化作出分析;并考虑在流固耦合作用下渗流对隧道稳定性的影响,对比忽略地下水渗流影响工况,运用ORIGIN和EXCEL软件对其后处理,讨论隧道的稳定性。研究表明,在相同的开挖条件下,拱顶沉降、拱底隆起值与隧道覆土厚度正相关,即埋深越大洞内变形越大,随着埋深的增加,地表沉降减小;掘进压力对管片主应力和变形影响较大,掌子面掘进力越大,拱顶沉降越小,主应力越大,在一定范围内隧道越稳定;在相同的开挖条件下,注浆压力越大,水平位移越大,主应力越大,且应力值域与注浆压力成正比;考虑流固耦合作用下衬砌会有上浮现象,相比无水作用管片应力直径增大,更容易达到屈服极限甚至破坏。
【关键词】：地铁隧道 下穿河流 流固耦合 FLAC~(3D)模拟 隧道稳定性
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231;U451
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 国内外水下隧道建设现状11-15
• 1.2.2 国内外隧道围岩稳定性理论研究现状15-17
• 1.3 本文研究内容及方法17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 研究方法18-19
• 第二章 盾构隧道开挖的力学理论分析19-34
• 2.1 岩体本构模型及屈服准则19-22
• 2.1.1 岩体本构模型19-22
• 2.1.2 岩体弹塑性屈服准则22
• 2.2 隧道开挖引起围岩应力变化理论22-25
• 2.2.1 初始应力状态23
• 2.2.2 隧道开挖后应力状态23-25
• 2.3 影响隧道稳定性因素25-28
• 2.3.1 埋深条件影响25-26
• 2.3.2 掘进压力影响26
• 2.3.3 注浆压力影响26-28
• 2.4 不考虑渗流作用围岩塑性区应力与位移28-29
• 2.4.1 边界条件28
• 2.4.2 塑性区衬砌应力与位移28-29
• 2.5 考虑渗流作用围岩塑性区应力与位移29-31
• 2.5.1 边界条件29
• 2.5.2 塑性区应力与位移29-31
• 2.6 围岩失稳判据31-33
• 2.6.1 洞室围岩净空位移31-33
• 2.6.2 位移速率分析33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 盾构施工数值模拟34-48
• 3.1 盾构施工原理及主要技术环节34-37
• 3.1.1 盾构法施工原理34-35
• 3.1.2 盾构法主要技术环节35-37
• 3.2 盾构开挖数值模拟37-47
• 3.2.1 FLAC~(3D)程序简介37-40
• 3.2.2 本构模型选择40-45
• 3.2.3 符号和单位45
• 3.2.4 结构单元选取45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 盾构下穿伊通河隧道稳定性数值模拟分析48-77
• 4.1 工程背景48-51
• 4.1.1 工程概况48
• 4.1.2 工程地质48-50
• 4.1.3 气象水文50-51
• 4.1.4 岩土物理力学参数51
• 4.2 模型建立及参数选取51-54
• 4.3 无渗流作用计算结果分析54-71
• 4.3.1 不同埋深条件下隧道开挖稳定性分析54-60
• 4.3.2 不同掘进压力作用下隧道稳定性分析60-66
• 4.3.3 不同注浆压力作用下隧道稳定性分析66-71
• 4.4 盾构隧道的流固耦合作用71-76
• 4.4.1 流固耦合水土作用机理71-72
• 4.4.2 初始孔压场72
• 4.4.3 数值模拟结果分析72-76
• 4.5 本章小结76-77
• 第五章 结论和展望77-79
• 5.1 结论77-78
• 5.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文83-86
• 致谢86

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本文编号：662185