干砂隧道盾构开挖面稳定性研究

发布时间：2017-08-03 12:19

  本文关键词：干砂隧道盾构开挖面稳定性研究

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【摘要】：盾构法以其经济、高效和对周围环境影响最小等优势在城市地铁隧道与地下工程建设中被广泛应用。采用盾构法进行隧道建设,合理控制开挖面支护压力,保证开挖面的稳定性是设计与施工的关键所在。因此,对于盾构开挖面稳定性的研究具有一定的现实意义。本文通过1g小尺寸模型试验、数值模拟和理论分析等研究手段,针对干砂隧道盾构开挖面支护压力过小而引起的开挖面失稳的诸多问题进行了全面且详细的研究。全文主要工作包括:(1)引入粒子图像测速技术PIV,并基于MATLAB平台开发出一种全新的图像处理软件MPIV,并叙述了PIV技术和MPIV软件的原理,为后面的模型试验结合MPIV软件分析提供技术支持。(2)进行1g小尺寸模型试验,分别利用百分表、静态电阻应变仪和MPIV图像处理软件,对埋深比C/D=0.5、1.0和2.0三种条件进行地表沉降规律、开挖面荷载及极限支护压力、开挖面失稳形状及模式的研究。试验采用对称模型和无接触式测量,通过移动活塞的位移控制法进行试验研究。(3)通过利用FLAC3D三维有限差分数值模拟软件,对1g小尺寸模型试验所得结果进行验证分析。通过对比验证,证明模型试验的可取性和数值模型及参数选取的可靠性。通过采用GEO极限分析数值模拟软件,对开挖面失稳形状和失稳模式以及安全系数进行研究。(4)通过采用基于极限平衡法的三维楔形体模型对开挖面极限支护压力进行计算,并利用相关软件编写公式来探究不同埋深C、土体重度?、内摩擦角?、黏聚力c以及地表超载p对于极限支护压力uP的影响,得出一般性结论。
【关键词】：盾构 开挖面 粒子图像测速技术 模型试验 数值模拟 极限平衡法
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 选题背景及意义10
• 1.2 盾构开挖面稳定性研究现状综述10-16
• 1.2.1 模型试验研究现状10-14
• 1.2.2 理论研究现状14-16
• 1.2.3 数值模拟研究现状16
• 1.3 已有研究不足之处16-17
• 1.4 本文研究内容及技术路线17-20
• 第二章 干砂隧道盾构开挖面稳定性小尺寸模型试验研究20-34
• 2.1 概述20
• 2.2 模型试验20-23
• 2.2.1 试验目的20
• 2.2.2 试验装置20-21
• 2.2.3 试验数据采集系统21-22
• 2.2.4 试验材料22-23
• 2.2.5 试验方法23
• 2.3 试验结果及分析23-33
• 2.3.1 开挖面极限支护压力24-26
• 2.3.2 地表位移规律26-29
• 2.3.3 开挖面失稳形状及失稳模式29-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 盾构开挖面稳定性数值模拟34-47
• 3.1 概述34
• 3.2 FLAC3D建模及计算34-36
• 3.2.1 建模及参数选取34-35
• 3.2.2 模拟方法35-36
• 3.3 试验模拟结果对比分析36-46
• 3.3.1 开挖面极限支护力36-37
• 3.3.2 地表位移规律37-38
• 3.3.3 开挖面失稳形状及失稳模式38-43
• 3.3.4 不同开挖面形状对隧道稳定性的影响43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 基于极限平衡法的理论分析47-56
• 4.1 概述47
• 4.2 模型推导47-51
• 4.3 三者之间对比51-52
• 4.4 主要参数对于极限支护压力的影响52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 结论与展望56-59
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 附录65-68

【参考文献】

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本文编号：614361