红层岩层地铁盾构施工诱发的地表沉降规律研究

发布时间：2017-04-08 11:03

  本文关键词：红层岩层地铁盾构施工诱发的地表沉降规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着城市地铁建设过程中盾构法施工技术优越性的不断凸现,盾构法施工得到了越来越多的推广和应用,成为我国地铁隧道建设的一种主要施工方式。盾构掘进施工引起的地表沉降一直是地铁隧道设计和施工过程中非常关心的问题。地质条件往往是决定地表沉降的先决条件,由于红层岩层具有抗水及抗风化能力较弱,遇水易软化、崩解等特性,在该地层盾构施工时常易出现地表沉陷、路面开裂等问题。因此对红层岩层中地铁盾构施工诱发的地表沉降规律进行研究显得十分必要。本文以广州地铁十四号线支线旺康盾构区间隧道建设为背景,通过理论分析、现场实测和数值模拟相结合的研究方法,对红层岩层地质条件下地铁盾构施工引起的地表沉降规律进行系统的研究。主要内容如下:(1)归纳总结前人研究所得理论,分析了红层岩层盾构施工诱发地表沉降的机理和影响地表沉降的因素以及地表沉降的大致规律;(2)以旺康盾构区间隧道建设为背景,运用三维有限元分析软件MIDAS/GTS对盾构掘进施工进行模拟分析,并将数值模拟分析结果与实测数据对比,从而验证模型及参数取值的正确性;(3)结合红层地质特性,通过改变影响地表沉降的各种因素的参数取值进行模拟分析,全面总结出红层地层中双线隧道盾构开挖引起的地表沉降规律。(4)最后就红层岩层盾构施工采取的地面变形控制措施进行了简要的分析研究。
【关键词】：红层岩层 盾构施工 地表沉降 数值模拟
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.3;U455.43;P642.26
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 问题的提出11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 地表沉降预测方法研究现状12-18
• 1.2.2 红层岩层盾构施工研究现状18-19
• 1.3 本文研究内容与技术路线19-21
• 1.3.1 研究内容19-20
• 1.3.2 技术路线20-21
• 第二章 红层岩层盾构施工引起地表沉降的机理和特征21-33
• 2.1 盾构法施工引起地表沉降的机理分析21-27
• 2.1.1 盾构法施工原理21-22
• 2.1.2 盾构法施工的主要技术环节22-25
• 2.1.3 盾构施工引起地表沉降的原因分析25-26
• 2.1.4 引起地表沉降的主要因素26-27
• 2.2 盾构施工引起地表沉降的特征27-30
• 2.2.1 地层沉降的时间效应27-28
• 2.2.2 地层沉降的空间效应28-29
• 2.2.3 土体的扰动机理与扰动土体分区29-30
• 2.3 红层地层的工程特性30-32
• 2.3.1 红层软岩的崩解性31-32
• 2.3.2 红层软岩的软化性32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 红层岩层盾构施工引起的地表沉降数值模拟33-54
• 3.1 工程概况33-38
• 3.1.1 工程地质条件34-35
• 3.1.2 水文地质条件35-36
• 3.1.3 工程周边情况36
• 3.1.4 盾构施工现场监测36-38
• 3.2 数值模拟方法及本构模型的确定38-41
• 3.2.1 MIDAS/GTS软件简介38-39
• 3.2.2 材料本构模型的选取39-41
• 3.3 模型的建立41-46
• 3.3.1 计算假定41
• 3.3.2 计算参数41-42
• 3.3.3 计算边界及单元选取42-44
• 3.3.4 施工阶段的定义44-46
• 3.4 计算结果与分析46-53
• 3.4.1 模拟结果与实测数据对比分析46-50
• 3.4.2 地表横、纵向沉降规律总结50-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 红层岩层盾构施工影响地表沉降的因素分析54-69
• 4.1 红层土质特性对地表沉降的影响因素分析54-59
• 4.1.1 红层岩层变形模量对地表沉降的影响54-56
• 4.1.2 红层岩层泊松比对地表沉降的影响56-58
• 4.1.3 红层岩层粘聚力对地表沉降的影响58
• 4.1.4 红层岩层内摩擦角的地表沉降的影响58-59
• 4.2 影响地表沉降因素的分析59-68
• 4.2.1 盾构隧道轴线埋深的影响59-62
• 4.2.2 盾构开挖步长的影响62-63
• 4.2.3 盾构推进力的影响63-64
• 4.2.4 盾尾注浆的影响64-67
• 4.2.5 施工工况的影响67-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 双线隧道施工地表横向沉降曲线变形规律研究69-83
• 5.1 经验公式拟合法70-75
• 5.1.1 双线隧道开挖地表横向沉降曲线公式的推导70-72
• 5.1.2 地层损失的确定72-74
• 5.1.3 对比分析74-75
• 5.2 数值分析法75-82
• 5.2.1 模型的建立75-76
• 5.2.2 模拟结果与分析76-82
• 5.3 本章小结82-83
• 第六章 红层岩层盾构施工减小地面沉降控制措施83-87
• 6.1 合理设置盾构掘进参数83
• 6.2 严格控制盾尾注浆83-85
• 6.3 严格控制盾构推进方向和施工速度85
• 6.4 土体的改良和加固85-87
• 第七章 结论与展望87-89
• 7.1 结论87-88
• 7.2 展望88-89
• 参考文献89-94
• 致谢94

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本文编号：292698