超大矩形断面顶管隧洞开挖引起的地表沉降研究

发布时间：2017-08-06 01:04

  本文关键词：超大矩形断面顶管隧洞开挖引起的地表沉降研究

  更多相关文章： 大断面 矩形顶管 地表变形 数值分析 控制措施

【摘要】：伴随着城市化的快速发展,人们越发重视城市地下工程的开展。顶管法是一种非明挖技术,主要是利用主顶以及管节间的中继间的顶推压力,把工具管从始发井内顶进土中一直顶到接收井内,跟在工具管后面的管节自然的铺设在两个工作井中间的隧道施工工法。虽然,顶管法施工开挖量小、方便快捷;但是,在施工过程中无法避免对土体的扰动引起地层的移动;相比圆形顶管来讲,特别是大断面矩形顶管对土体的扰动更大,对周边的环境危害也变得更大。本论文将以郑州市下穿中州大道矩形顶管隧道工程为背景,运用有限元数值分析软件MIDAS/GTS模拟顶管隧道开挖掘进过程,对矩形顶管隧道施工引起的地表变形进行深入系统的分析研究,总结出若干对工程有益的结论。主要研究内容包括:(1)研究顶管施工引起地表沉降的机理,分析其对土层的扰动变形。(2)对顶管施工引起的地表变形进行了现场测量,并对监测结果进行分析与研究。(3)采用有限元软件MIDAS/GTS对实际工程进行模拟分析,分析顶管施工对地表变形的影响并将模拟结果和实测数据相比较,同时验证数值计算的可靠性。(4)研究上层覆土厚度、注浆、掘进压力等因素对顶管隧道地表沉降的影响规律。(5)在以上研究内容的基础上,进而对于如何将地表沉降控制在合理的范围内提出了实用性的控制措施。
【关键词】：大断面 矩形顶管 地表变形 数值分析 控制措施
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.4;TU433
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10
• 1.2 研究的目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-18
• 1.3.1 经验法11-14
• 1.3.2 理论分析法14-17
• 1.3.3 数值模拟分析法17-18
• 1.4 研究现状评述18-19
• 1.5 技术路线及研究内容19-22
• 1.5.1 研究技术路线19
• 1.5.2 研究内容19-22
• 2 顶管隧道施工引起地表沉降机理22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 顶管隧道施工原理22-23
• 2.2.1 顶管隧道施工工作的基本原理22-23
• 2.2.2 顶管法施工主要技术环节23
• 2.3 顶管施工对土层的扰动机理23-25
• 2.3.1 土体损失23-24
• 2.3.2 对不良土层影响24
• 2.3.3 对土体应力状态的影响24-25
• 2.4 地表发生沉降的影响因素25-28
• 2.4.1 隧道施工方法的影响25
• 2.4.2 隧道埋深的影响25-26
• 2.4.3 地质条件的影响26
• 2.4.4 隧道上方荷载的影响26
• 2.4.5 隧道断面形状和大小的影响26-27
• 2.4.6 施工引起的地层损失的影响27-28
• 2.5 地表沉降的特征28-30
• 2.5.1 地层沉降的时间效应28-29
• 2.5.2 地层沉降的空间效应29-30
• 2.6 本章小结30-32
• 3 顶管隧道工程的现场监测和结果分析32-42
• 3.1 工程概况32-35
• 3.1.1 工程地质条件32-34
• 3.1.2 水文地质条件34-35
• 3.2 现场监测目的和内容35-37
• 3.2.1 监测目的35
• 3.2.2 监测项目35
• 3.2.3 监测依据35-36
• 3.2.4 监测点布置原则36-37
• 3.2.5 监测项目实施37
• 3.3 监测结果与分析37-40
• 3.3.1 顶管纵向轴线地面变形分析37-39
• 3.3.2 顶管剖轴线地面变形分析39-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 矩形顶管施工引起地表变形的三维有限元数值分析42-62
• 4.1 隧道施工过程有限元分析原理42-43
• 4.1.1 概述42
• 4.1.2 有限元数值模拟方法42-43
• 4.2 MIDAS/GTS简介43-44
• 4.3 矩形顶管隧道三维有限元数值模拟44-55
• 4.3.1 数值计算假定条件44
• 4.3.2 模型计算边界及网格划分44-45
• 4.3.3 材料属性45
• 4.3.4 模拟过程45-49
• 4.3.5 模拟结果分析49-55
• 4.4 地表沉降影响因素敏感性分析55-61
• 4.4.1 不同覆土厚度条件下顶管开挖对地表沉降的影响55-57
• 4.4.2 壁后注浆对地表沉降的影响57-59
• 4.4.3 不同掘进压力条件下顶管开挖对地表沉降的影响59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 顶管施工对地表可能带来的影响及施工预防措施62-66
• 5.1 引言62
• 5.2 地表变形对构建筑物及地下管线的影响62-63
• 5.3 顶管施工环境危害的防治措施63-64
• 5.3.1 控制开挖面稳定63
• 5.3.2 控制顶进时的方向及纠偏63-64
• 5.3.3 控制同步注浆64
• 5.3.4 控制顶进速度64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李晓冬;;常用的顶管工艺技术及特点分析[J];大众科技;2008年06期

2 许先雄;谭丽清;刘锋;;地下管线施工中的泥水平衡顶管设备应用技巧[J];广西科学院学报;2009年03期

3 黄熠斌;;泥水平衡顶管法在流砂层的施工[J];中国科技信息;2009年11期

4 于清江;沈旭顺;;砼管顶管法在排水工程中的应用[J];黑龙江科技信息;2003年05期

5 李智;;顶管敷设管道技术在市政工程中的应用[J];科技资讯;2007年04期

6 邵勇;;顶管非开挖技术在贵阳城市道路改造中的应用[J];科技资讯;2006年25期

7 李昌南;大口径顶管在五四泵站东穿堤涵施工失败的原因分析及处理措施[J];南方国土资源;2004年11期

8 朱志勇;魏国臣;;顶管法在排水工程中的应用[J];黑龙江科技信息;2002年04期

9 魏腾辉;;顶管法在输水涵施工中的应用[J];大众科技;2010年04期

10 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 沈晔;祁峰;;长距离顶管的地下对接方法探讨[A];中国土木工程学会水工业分会结构专业委员会四届四次会议论文集[C];2007年

2 祁峰;沈晔;;长距离顶管减摩措施探讨[A];中国土木工程学会水工业分会结构专业委员会四届四次会议论文集[C];2007年

3 成国华;陈峰;;扬州市第五水厂取水顶管工程施工技术[A];施工机械化新技术交流会论文集（第十辑）[C];2009年

4 翟永山;;大粒径卵砾石地层中穿越黄河长距离顶管成套施工技术[A];中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C];2012年

5 王世高;王灏;;土压平衡顶管施工工艺参数的计算分析[A];城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 本报记者 吴泉海　通讯员 常青 伍宏伟;广州地铁首次采用顶管法 省时省力又省钱[N];广东建设报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨仙;管幕预筑法中密排大直径钢管群顶进研究[D];中南大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郑永娟;大直径顶管隧道穿越浑河安全风险分析[D];东北大学;2014年

2 张振;超大矩形断面顶管隧洞开挖引起的地表沉降研究[D];华北水利水电大学;2016年

3 吴绍珍;复杂地层长距离钢顶管设计关键技术研究[D];上海交通大学;2013年

4 彭福泉;长距离大口径钢管顶管施工关键技术的研究与应用[D];西安建筑科技大学;2009年

5 贺昆海;顶管工程关键技术及其实施的风险分析与应用[D];湖南大学;2012年

6 熊翦;矩形顶管关键受力分析[D];中国地质大学（北京）;2013年

7 林强强;矩形顶管引起地面变形的实测分析与控制研究[D];同济大学;2008年

8 张云杰;小间距大直径双孔顶管顶进对周围土体的影响[D];哈尔滨工业大学;2013年

9 李方楠;复杂地层平行顶管的环境效应研究[D];上海交通大学;2011年

10 李东风;顶管隧道施工引起地表沉降的有限元法分析[D];安徽理工大学;2015年

，

本文编号：627668