富水条件下不同开挖方式对隧道土体稳定性影响分析

发布时间：2017-05-11 02:08

  本文关键词：富水条件下不同开挖方式对隧道土体稳定性影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：合肥地铁1号线在建设时,穿越南淝河、十五里河,临近巢湖,未来的4号线5号线将穿越天鹅湖,这些区域的地下水资源都比较丰富,其中在建1号线路下穿南淝河的位置河底宽50m,水头埋深4-12m,这不但增大孔隙水压力,而且还对隧道盾构开挖产生不利影响。合肥地铁普遍采用盾构法进行隧道开挖,而在富水条件下,还得考虑渗流场和应力场的流固耦合作用,因此采用盾构法进行隧道开挖是否是最优选择,找出其与其他开挖方式对隧道土体稳定性的影响差异,进而为今后富水条件下城市地铁隧道开挖方式的选择提供参考,将具有重要的理论与现实意义。本文以合肥地铁1号线凤阳路站~南一环站穿越南淝河隧道开挖为工程背景,采用文献调研、理论分析和数值模拟等方法研究三种不同开挖方式对隧道土体稳定性影响,主要研究工作如下:(1)概括本文的研究背景及意义,引入国内外富水条件下隧道开挖的研究现状,探究富水条件下隧道开挖及土体稳定性分析的理论方法。(2)主要分析地下水对土体的作用机理,对流固耦合基本方程进行总结,并分别对三种开挖方式机理进行研究。(3)以合肥地铁作为工程背景,通过数值模拟计算的方法,采用摩尔—库伦本构关系,建立5m、10m、20m水头条件下盾构法施工开挖模型,比较开挖支护后涌水量、应力场变化、位移场变化、塑性区分布大小,从而得出盾构法开挖方式的变化值。(4)以相同的断面进行单侧壁导坑法、三台阶预留核心土法两种开挖方法进行开挖模拟,同样比较开挖支护后的涌水量、应力场变化、位移应力变化、塑性区分布大小,分别得出富水条件下单侧壁导坑法和三台阶预留核心土法隧道开挖时的具体变化值。(5)综合对比分析富水条件下三种不同开挖方式对在隧道涌水量、应力场、位移场、塑性区分布,结合合肥市地铁现状对比得出优选方案。
【关键词】：富水条件 流固耦合 盾构法 单侧壁导坑法 三台阶法
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 研究背景及意义13
• 1.2 国内外相关研究现状13-17
• 1.2.1 国内研究现状13-16
• 1.2.2 国外研究现状16-17
• 1.3 本文主要研究内容及章节安排17-18
• 第2章 富水条件对隧道工程的影响及开挖方法选择18-28
• 2.1 土体中渗流场和应力场耦合作用机理18-21
• 2.1.1 土体中渗流场对应力场的作用18-19
• 2.1.2 土体中应力场对渗流场的作用19-20
• 2.1.3 流固耦合计算方程20-21
• 2.2 富水条件下隧道施工方法选择21-23
• 2.2.1 隧道施工方法分类21-22
• 2.2.2 富水条件下隧道施工方法选择22-23
• 2.3 隧道施工不同开挖方式机理研究23-27
• 2.3.1 盾构法施工机理23-25
• 2.3.2 单侧壁导坑法施工机理25
• 2.3.3 三台阶法施工机理25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 富水条件下盾构法施工开挖数值模拟28-44
• 3.1 FLAC~(3D)软件简介及有关理论28-34
• 3.1.1 FLAC基本原理及特点28-30
• 3.1.2 FLAC计算模型30-34
• 3.2 工程背景及模型建立34-37
• 3.2.1 地下水影响下合肥市地铁建设背景34-35
• 3.2.2 数值模拟基本假定35
• 3.2.3 工程简介35
• 3.2.4 模型建立35-37
• 3.3 富水条件下盾构法施工对土体影响分析37-42
• 3.3.1 应力场分析37-40
• 3.3.2 位移场分析40-41
• 3.3.3 塑性区分析41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 富水条件下两种浅埋暗挖法施工开挖模拟44-58
• 4.1 单侧壁导坑法44-50
• 4.1.1 涌水量分析44-45
• 4.1.2 应力场分析45-47
• 4.1.3 位移场分析47-49
• 4.1.4 塑性区分析49-50
• 4.2 三台阶法法50-57
• 4.2.1 涌水量分析51
• 4.2.2 应力场分析51-54
• 4.2.3 位移场分析54-55
• 4.2.4 塑性区分析55-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 富水条件下三种不同开挖方式的对比分析58-67
• 5.1 涌水量综合对比分析58-59
• 5.2 应力场综合对比分析59-60
• 5.3 位移场综合对比分析60-65
• 5.3.1 竖向位移的对比分析60-62
• 5.3.2 横向位移的对比分析62-65
• 5.4 塑性区综合对比分析65
• 5.5 本章小结65-67
• 第6章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72

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本文编号：356007