顶管施工引起的地表沉降问题研究

发布时间：2017-06-25 20:14

  本文关键词：顶管施工引起的地表沉降问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市化进程加快,地下空间开发和利用越来越受到人们重视。作为非开挖施工技术的一种,顶管法在地下工程建设中得到广泛应用,取得了良好的环境与经济效益。鉴于顶管法本身的工艺特点,其施工过程会对周围土体产生扰动,从而导致周围地表产生一定变形。这种变形如果过大,会对道路、周围建筑物、构筑物构成危害,危机其安全。因此,研究顶管施工引起的变形问题具有很重要的意义。本文以采用顶管法施工的郑州新区污水处理厂厂外污水干管工程为背景,首先,根据地层条件与工况,对本顶管工程的各顶进参数进行理论计算。其次,通过理论计算的地表变形值与数值模拟和监测的变形值数据进行对比,得出此类地区顶管施工引起的地表变形规律与影响范围。最后,对减小顶管施工引起的周围环境影响提出了合理的控制措施与建议,为以后类似的顶管工程提供参考依据。本文的主要内容与结论如下:(1)根据WA线35#~36#井区段的地层条件与工况对顶进过程的顶推力、中继间位置与个数等施工参数进行理论计算。(2)考虑土体泊松比及椭圆形非等量径向土体移动模式对地表变形的影响,运用修正后的Sagaseta公式对本工程施工引起的地面横、纵向影响范围进行计算,总结开挖面位置对地表沉降的影响规律。分析不同埋深、不同半径和地层损失率对地表表沉降的影响。(3)利用有限元软件,模拟顶管施工对地表沉降的影响,并分析弹性模量与内摩擦角对沉降的影响。(4)通过理论、有限元模拟计算结果与实测数据对比分析,得出此类地区顶管施工引起地表变形的横向影响范围(以轴线为中心)左右各1.5h(h为管道轴线埋深);开挖面到达不同位置沿轴线纵向影响范围为-2h~2h(负值代表开挖面远离监测断面,正直表示开挖面未到达监测断面),得出此类地层进行顶管施工取η=1.5%的地层损失率对地表沉降进行预测,对实际工程具有一定的参考意义。(5)对减小顶管施工引起的地表变形与环境危害提出有效的控制措施。
【关键词】：顶管法施工 地层损失 土体扰动 ABAQUS 有限元
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU990.3;TU433
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 顶管施工的研究背景与意义11-12
• 1.2 顶管施工的发展历程12-13
• 1.3 顶管施工的国内外研究现状13-20
• 1.4 现状研究中的不足与本文研究的主要内容20-22
• 1.4.1 现状研究的问题20-21
• 1.4.2 本文研究的主要内容21-22
• 第二章 顶管施工介绍与工程实例分析22-37
• 2.1 顶管施工的分类与工艺介绍22-23
• 2.1.1 顶管施工的分类22
• 2.1.2 顶管施工的流程22-23
• 2.2 顶管施工引起地表变形原因分析23-25
• 2.3 工程概况25
• 2.4 工程地下土质情况与沉井、顶管方案选型施工25-31
• 2.4.1 工程地下土质情况25-27
• 2.4.2 沉井方案选型与施工27-28
• 2.4.3 顶管方案选型与施工28-30
• 2.4.4 中继间的选取与布置30-31
• 2.5 施工参数理论计算31-34
• 2.6 施工监测34-36
• 2.6.1 监测目的34
• 2.6.2 监测方案编制依据与原则34
• 2.6.3 监测布置方案34-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第三章 顶管施工引起土体变形的理论计算37-54
• 3.1 引言37
• 3.2 弹性半无限体内作用水平集中力的Mindlin解37-39
• 3.3 正面附加推进力引起的土体变形计算公式39-41
• 3.4 摩擦力引起的土体变形计算公式41-44
• 3.4.1 掘进机于与土体之间摩擦力引起的土体变形计算公式41-42
• 3.4.2 管道与土体之间的摩擦力引起的土体变形计算公式42-44
• 3.5 土体损失引起的土体变形计算44-45
• 3.6 地面变形的理论计算45-52
• 3.6.1 地表变形计算公式分析45-46
• 3.6.2 地层损失率的确定46
• 3.6.3 工程实例计算与分析46-48
• 3.6.4 埋深对地表变形的影响分析48-50
• 3.6.5 管道半径对地表沉降的影响50-51
• 3.6.6 地层损失率地表沉降的影响51-52
• 3.7 本章小结52-54
• 第四章 顶管施工的数值模拟54-73
• 4.1 引言54
• 4.2 ABAQUS有限元分析程序概述54
• 4.3.数值模拟的实现54-58
• 4.3.1 本构模型的选取54-57
• 4.3.2 单元类型选取57-58
• 4.3.3 初始地应力场的模拟58
• 4.4 数值模拟过程58-63
• 4.4.1 模型的建立与基本假定58-60
• 4.4.2 施工模拟与参数选取60-61
• 4.4.3 数值模拟结果分析61-63
• 4.5 土体参数对地表沉降影响分析63-66
• 4.6 半径和埋深对地表沉降的影响分析66-68
• 4.7 现场监测数据分析68-69
• 4.8 综合分析69-70
• 4.9 减小顶管施工对周边环境影响的控制措施70-72
• 4.10 本章小结72-73
• 第五章 结论与展望73-75
• 5.1 结论73-74
• 5.2 不足与展望74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 作者简介81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张军;;顶管施工引起地层变形的研究[J];四川建筑;2015年01期

2 李孙坡;;大口径长距离曲线顶管的地面沉降控制工程实例分析[J];江西建材;2014年11期

3 严国仙;蒯军华;张璐璐;王建华;;玻璃钢夹砂管顶管施工监测与分析[J];建筑施工;2007年11期

4 刘涛涛,张洁,楼国长;基于Mindlin解的柔性桩临界桩长计算[J];低温建筑技术;2005年01期

5 姜忻良,赵志民,李园;隧道开挖引起土层沉降槽曲线形态的分析与计算[J];岩土力学;2004年10期

6 刘波,陶龙光,叶圣国,李希平,丁城刚;地铁隧道施工引起地层变形的反分析预测系统[J];中国矿业大学学报;2004年03期

7 房营光,莫海鸿,张传英;顶管施工扰动区土体变形的理论与实测分析[J];岩石力学与工程学报;2003年04期

8 蒋洪胜,侯学渊;软土地层中的圆形隧道载荷模式研究[J];岩石力学与工程学报;2003年04期

9 黄宏伟,胡昕;顶管施工力学效应的数值模拟分析[J];岩石力学与工程学报;2003年03期

10 魏纲,温晓贵;不同顶管施工工艺对深层土体移动的影响分析[J];施工技术;2003年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 冯海宁;顶管施工环境效应影响及对策[D];浙江大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 曹晓阳;往复式交叉缠绕玻璃钢夹砂管顶管技术的应用研究[D];广州大学;2006年

2 陈菊香;非出土式顶管施工的环境效应分析[D];浙江大学;2005年

3 丁传松;直线及曲线顶管施工中的顶推力研究[D];南京工业大学;2004年

4 吴修锋;顶管施工引起的地层移动与变形控制研究[D];南京工业大学;2004年

  本文关键词：顶管施工引起的地表沉降问题研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：483402