隧道超前注浆抬升主动动态控制变形研究

发布时间：2017-09-27 05:14

  本文关键词：隧道超前注浆抬升主动动态控制变形研究

  更多相关文章： 反算 围岩释放率 多孔注浆抬升 既有建(构)筑物 主动动态 位移控制

【摘要】：为形成一套隧道超前注浆抬升既有建(构)筑物主动动态控制体系,本文首先从新建隧道引起土层变形,运用监测数据和数值模拟来预测隧道开挖引起的沉降；结合圆孔扩张理论和弹性地基梁理论推导单孔注浆抬升既有建(构)筑物数学表达式;运用mathematic软件推导多孔注浆数学表达式；结合监测反馈;最后形成隧道超前注浆抬升既有建(构)筑物主动动态控制变形的体系。其主要内容如下：(1)通过采集土压力盒数据,算出新建隧道初期衬砌轴力；采用有限元数值模拟，并结合现场监测数据，，反算围岩应力释放率。在相同围岩释放率下,分别采用线弹性本构模型、HS本构模型和MC本构模型,得到既有建(构)筑物沉降曲线,与既有建(构)筑物沉降监测数据对比,得出HS本构模型能更好预测既有建(构)筑物沉降规律。(2)采用圆孔扩张理论和MC破坏准则分析土中注浆产生的附加应力,建立相关简化模型,并结合弹性地基梁理论推导单孔注浆抬升既有建(构)筑物变形方程。(3)通过位移叠加方法,推导多孔注浆对既有建(构)筑物抬升的数学表达式,运用mathematics软件和最优化理论分析多孔注浆时注浆孔合理间距。(4)运用mathematics软件分析六种因素(基床系数、既有建(构)筑物的抗弯刚度、既有建(构)筑物上部荷载及埋深、注浆孔到既有建(构)筑物底板距离、注浆压力、注浆孔影响范围)对注浆抬升的影响,求出以上因素对注浆抬升既有建(构)筑物影响的数学表达式。(5)通过改变膨胀系数和施加外荷载的方法进行注浆抬升的数值模拟,使数值模拟选取参数与实际注浆工程中的注浆压力和注浆量相对应；对比设置变形缝和不设置变形缝两种情况下既有建(构)筑物的注浆抬升效果。(6)运用监测数据分析和数值模拟计算来分析注浆抬升既有建(构)筑物产生位移和影响范围,同时与本文提出的理论对比,验证这种理论的合理性。(7)通过工程实例,运用反分析得出新建隧道引起既有建(构)筑物沉降曲线；运用多孔注浆抬升理论,得到既有建(构)筑物多孔注浆抬升曲线；结合监测信息反馈。从而形成一套隧道超前注浆抬升既有建(构)筑物主动动态控制变形的体系。
【关键词】：反算 围岩释放率 多孔注浆抬升 既有建(构)筑物 主动动态 位移控制
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.49
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究的背景和意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 围岩应力释放率13-16
• 1.2.2 注浆抬升16-19
• 1.3 存在问题19-20
• 1.3.1 围岩释放率19
• 1.3.2 注浆抬升19-20
• 1.4 本文研究的技术路线、内容及方法20-22
• 2 新建隧道对地层和建(构)筑物的影响22-32
• 2.1 简介新建隧道对地层沉降分析22-24
• 2.1.1 地表横向沉降槽(Peck公式)22-23
• 2.1.2 地层损失率23-24
• 2.2 反算围岩应力释放率预测沉降曲线24-30
• 2.2.1 工程概况24-25
• 2.2.2 土体本构模型和计算模型说明25-27
• 2.2.3 研究方法27-30
• 2.3 结论30-32
• 3 研究注浆抬升对既有建(构)筑物的作用机理32-42
• 3.1 简介注浆抬升机理32-36
• 3.3 推导单孔抬升弹性地基梁理论36-40
• 3.3.1 选取l长度的探讨37-38
• 3.3.2 选取边界长度nl的探讨38
• 3.3.3 理论推导38-40
• 3.4 推导多孔效应和抬升目标函数40-41
• 3.5 总结41-42
• 4 注浆抬升既有建(构)筑物的影响因素分析42-56
• 4.1 分段函数表达式42-43
• 4.2 土层的物理力学指标43-44
• 4.3 注浆压力分析44-46
• 4.4 既有建(构)筑物抗弯刚度46-49
• 4.4.1 既有线结构弹性模量46-48
• 4.4.2 既有建(构)筑物底板厚度48-49
• 4.5 既有建(构)筑物上部荷载和埋深49-52
• 4.6 注浆孔到既有建(构)筑物底板距离52-53
• 4.7 注浆孔影响范围(注浆量)53-54
• 4.8 总结54-56
• 5 工程简介和研究方法对比56-76
• 5.1 工程简介56-57
• 5.2 现场监测数据采集和处理57-61
• 5.2.1 深孔注浆工艺57
• 5.2.2 1#导洞注浆孔布置57-59
• 5.2.3 监测布置图59-60
• 5.2.4 数据采集和分析60-61
• 5.3 理论解61-64
• 5.3.1 注浆参数确定61-62
• 5.3.2 单孔注浆理论62-63
• 5.3.3 多孔注浆参数理论63-64
• 5.4 注浆数值模拟64-71
• 5.4.1 模型简介64-66
• 5.4.2 注浆模拟方式66-67
• 5.4.3 数据模拟处理67-71
• 5.5 三种研究方法的对比71-74
• 5.5.1 不设置变形缝和理论值对比71-72
• 5.5.2 设置变形缝与监测数据对比72
• 5.5.3 数值模拟隧道开挖全过程72-73
• 5.5.4 五种曲线对比73-74
• 5.6 总结74-76
• 6 结论与展望76-80
• 6.1 结论76-78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-84
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果84-88
• 学位论文数据集88

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