地下盾构穿越施工对飞行区既有管线的影响

发布时间：2017-08-04 08:28

  本文关键词：地下盾构穿越施工对飞行区既有管线的影响

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【摘要】：随着社会对交通设施需求的不断增长,越来越需要开发地下空间,但是,在城市和机场等区域的地下已经埋设有各种管道,有些管道的埋置深度还较深,从而使得在地下隧道施工中的土体扰动直接造成既有管道的局部沉陷变形,甚至导致其结构破坏等事故。近几年来,大型机场都在开始大规模的地下隧道建设来满足地面交通与空中交通的快速转乘需求,从而不可避免的需要穿越地面正在运行飞机的飞行区,因此,飞行区地下的既有管道需要同时承受上部飞机荷载和下部隧道施工过程中土体扰动的多重效应影响,直接威胁着这些管道的结构安全。本文以机场飞行区地下埋置管道同时遭受上部飞机荷载,以及下部盾构施工扰动双重作用下的力学响应规律为研究目标,基于多种因素影响下的理论分析,建立了管道受隧道开挖影响的变形及受力计算公式,探讨了管道的受力及变形特性。基于对盾构施工过程的简化分析构建了分析管道在多重因素作用下的有限元分析模型,利用ABAQUS对不同工况下盾构施工开挖过程的土体扰动效应进行了三维有限元数值模拟,分析了不同参数下管道的变形及力学特性规律。基于相似理论设计和完成了埋置管道下模拟盾构施工过程的实验研究,室内模型实验分别研究了不同管径、不同管-隧间距、不同管材情况下管道的力学变化规律。理论分析和数值模拟研究结果表明,砂类土中盾构施工隧道两侧地表有可能产生向上的位移,且管道受力及变形最大;增加土体刚度能减小管道的变形及受力,增加管道下部土体刚度作用明显,且深度越大效果越好;管道埋深越大,距离盾构隧道越远,管道的受力及变形越小;管道与隧道垂直相交时偏于危险。模型实验研究结果表明,管道管径越大、与隧道垂直距离越小、管道刚度越大则管道的变形及受力越大。模型试验与数值模拟结果的对比分析表明,二者所反映的管道变形规律基本一致,且数值模拟结果比模型实验结果偏大。
【关键词】：机场飞行区 地下穿越 地下埋置管道 盾构施工 管道变形
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U455.43;V351.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstarct6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 研究背景和研究意义11-14
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-14
• 1.2 研究现状14-21
• 1.2.1 隧道开挖下土体沉降规律研究现状15-18
• 1.2.2 土体沉降对既有管道影响研究现状18-20
• 1.2.3 机场下穿隧道施工特点及其影响规律研究现状20-21
• 1.3 研究内容及技术路线21-24
• 1.3.1 课题研究内容21-23
• 1.3.2 课题研究技术路线23-24
• 第二章 下部盾构施工对地埋管道的影响研究24-38
• 2.1 管道类型及安全性评价指标24-26
• 2.1.1 飞行区地埋管道概述24-25
• 2.1.2 管道安全性评价指标25-26
• 2.2 盾构施工造成管道的变形及其受力分析26-34
• 2.2.1 统一土体移动模式下盾构引起土体沉降计算26-30
• 2.2.2 既有管道受盾构引起土体位移的沉降及变形分析30-34
• 2.3 盾构施工的扰动效应对上部埋置管道的影响34-38
• 第三章 盾构施工过程及其对土体的扰动效应38-46
• 3.1 盾构施工技术及其工艺过程38-40
• 3.1.1 盾构机基本类型38-39
• 3.1.2 盾构机基本构造39-40
• 3.2 盾构工法引起地表沉降机理分析40-42
• 3.3 盾构工法对土体扰动的关键参数分析42-46
• 3.3.1 开挖面稳定技术42-43
• 3.3.2 衬砌拼装及支护43-44
• 3.3.3 壁后注浆技术44
• 3.3.4 基于土体扰动效应的盾构隧道施工过程简化分析44-46
• 第四章 机场下穿盾构施工对管道影响数值模拟分析46-61
• 4.1 建立飞机荷载下盾构隧道-管道-土体数值模型46-49
• 4.1.1 有限元模型概况46-47
• 4.1.2 有限元模型参数取值47-48
• 4.1.3 盾构施工过程分析48-49
• 4.2 不同参数下不停航盾构施工对管道力学影响规律49-61
• 4.2.1 隧道开挖过程中土体变形及管道的受力规律49-51
• 4.2.2 土面区下数值模拟值与理论值对比分析51-52
• 4.2.3 飞机荷载情况下对既有管道的影响52-53
• 4.2.4 既有管道与隧道之间在垂直间距不同情况下盾构施工扰动效应53-55
• 4.2.5 不同土质参数环境中盾构施工对既有管道影响55-57
• 4.2.6 分层土基环境中盾构施工对既有管道的影响57-59
• 4.2.7 管道-隧道交角不同情况下盾构施工对既有管道影响59-61
• 第五章 隧道盾构施工对管道影响的室内模型试验研究61-74
• 5.1 实验模型的相似原理61-66
• 5.1.1 相似基本概念61-62
• 5.1.2 相似三定理62-63
• 5.1.3 相似准则求解方法63-64
• 5.1.4 模型试验相似关系推导64-66
• 5.2 模型试验设计66-69
• 5.2.1 试验目的66
• 5.2.2 模型试验前期准备工作66-67
• 5.2.3 模型试验的实施67-69
• 5.3 模型试验结果分析69-74
• 5.3.1 模型试验中管道力学响应规律69-72
• 5.3.2 模型试验与数值计算值的管道力学响应对比分析72-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：618571