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基于多属性评估的隧道掘进方式选择方法研究

发布时间:2018-03-20 21:40

  本文选题:隧道掘进方式 切入点:安全风险分析 出处:《大连交通大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:隧道施工工程是一项投资大、建设周期长、技术复杂的大型土木工程。与其它工程相比,具有施工过程的隐蔽性、地质环境的不确定性、施工技术的复杂性等特点,这势必造成隧道掘进方式难以选择,施工期内的风险数量多、灾害种类复杂。选择合理的隧道掘进方式以及对隧道施工进行风险分析对隧道施工的本质安全、成本控制都起到了至关重要的作用。因此,开展基于TOPSIS的隧道掘进方式选择及施工风险分析的研究具有现实意义。 主要研究内容如下: (1)基于数值模拟技术的隧道掘进风险影响因素分析。首先,分析隧道施工频发事故;然后,运用数值模拟的方法对影响地表沉降的因素进行分析,包括不同的土体孔隙率、渗流系数、内摩擦角、隧道直径、隧道埋深、地下水位与开挖面极限支护压力、地表最大纵向沉降的变化关系。结果表明:随着隧道埋深、水位线、渗透系数的不断增大,地表最大纵向沉降随之显著减小;随着土体的孔隙率、内摩擦角、隧道直径的增大,地表最大纵向沉降也随之显著增大。 (2)基于TOPSIS的隧道掘进方式选择。以大连地铁二号线201标段为研究对象,以矿山法、新奥法、硬岩掘进机法、软岩掘进法和盾构法作为拟选择的掘进方式。首先,基于典型的隧道掘进方式分析,结合施工风险识别,建立了可表征各自特征的指标体系;然后,采用三角模糊数法对具体工况指标下的各种掘进方式进行适应性评价,进而确定指标权重;最后,用TOPSIS法对隧道掘进方式的适应性进行排序。结果表明:根据该标段的实际条件,应选用的隧道掘进方式依次盾构法、矿山法、软岩掘进法、新奥法、硬岩掘进机法。 (3)基于施工现场快速图解法的隧道施工方式选择。首先,根据已建立的评价指标体系确定指标的权重,并进行排序;然后,选择位于前列的若干指标并现场给定惩罚值,针对拟选方案进行图解分析,以期选择出最优方案;最后基于矿山法、新奥法、掘进机法和盾构法四个备选方案的快速图解分析,对于举例隧道工程而言得出:盾构法施工的各指标惩罚值最小,对于这个隧道工程是较适合的施工方式。
[Abstract]:Tunnel construction is a large-scale civil engineering with large investment, long construction period and complicated technology. Compared with other projects, it has the characteristics of concealment of construction process, uncertainty of geological environment, complexity of construction technology, etc. This will inevitably lead to the difficult choice of tunneling methods, the large number of risks and the complex types of disasters during the construction period. Choosing a reasonable tunneling mode and analyzing the risks of tunnel construction are essential safety for tunnel construction. Therefore, it is of practical significance to study the selection of tunneling mode and construction risk analysis based on TOPSIS. The main contents of the study are as follows:. Firstly, the frequent accidents in tunnel construction are analyzed, then the factors affecting the surface settlement, including different soil porosity, are analyzed by numerical simulation. The relationship between seepage coefficient, angle of internal friction, diameter of tunnel, buried depth of tunnel, groundwater level and ultimate support pressure of excavating surface, maximum longitudinal settlement of surface is obtained. The results show that the permeability coefficient increases with the depth of tunnel, the water level line, and the permeability coefficient. With the increase of soil porosity, internal friction angle and tunnel diameter, the maximum longitudinal settlement increases significantly. Selection of tunneling mode based on TOPSIS. Take Dalian Metro Line 201 as the research object, mine method, New Austrian method, hard rock roadheader method, soft rock tunneling method and shield tunneling method as the selected tunneling methods. First of all, Based on the analysis of typical tunneling mode and combined with construction risk identification, the index system which can express their characteristics is established. Then, the adaptability evaluation of various tunneling modes under specific working conditions is carried out by using triangular fuzzy number method. Finally, the TOPSIS method is used to sort the adaptability of tunneling mode. The results show that according to the actual conditions of this section, the tunneling methods should be used in turn, such as shield tunneling method, mining method, soft rock tunneling method, and new Austrian method. Hard rock roadheader method. Firstly, according to the established evaluation index system, the weight of the indexes is determined and sorted, then, some indexes located in the front row are selected and the penalty values are given on the spot. In order to select the optimal scheme, the graphical analysis of the proposed scheme is carried out. Finally, based on the quick graphic analysis of four alternative schemes, mine method, new Austrian method, roadheader method and shield method, For an example of tunnel engineering, it is concluded that the penalty value of each index of shield tunneling construction is the minimum, which is a more suitable construction method for this tunnel project.
【学位授予单位】:大连交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U455.4

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本文编号:1640897

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