城市中心区地铁隧道开挖对地面沉降的影响分析

发布时间：2017-09-13 00:09

  本文关键词：城市中心区地铁隧道开挖对地面沉降的影响分析

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【摘要】：地铁轨道交通不但能够解决人口数量的快速增长给城市中心区带来了交通拥挤、环境污染等严重问题,还能给城市带来巨大的经济效益。伴随着地铁隧道的开挖必然会出现地表的沉降,环境复杂的城市中心区对地表沉降的控制要求相对更加严格,而城市中心区地下隧道结构也更为复杂,经常会出现既有隧道之问横通道和断而转换这两种隧道结构形式。本文基于青岛地铁三号线的工程背景,运用有限元数值模拟方法对其中心标段地铁隧道工程进行建模分析,研究了既有隧道之问新建连接隧道开挖和隧道在断而转换开挖对地而沉降变化规律的影响,对这两种开挖造成的地表沉降做预测和规律总结,并通过现场实测得到沉降数据,结合数值计算结果与现场实测数据,取得了如下的研究成果：(1)分析了横通道在三台阶法开挖的过程中,开挖台阶位置与既有隧道衬砌的变形以及地表变形的关系,提出了合理的沉降监测方法；(2)通过对断而转换全断而开挖的建模分析,分析了开挖前后转换而的应力应变情况,并得出了掌子而从大断而向小断而以及小断而向大断而推进的过程中地表的沉降规律；(3)对实际开挖过程中的地表沉降进行了监测,并与模拟得到的相应位置地表沉降进行了对比分析,保证了模拟分析结果的可靠性。研究成果可以为类似工程的地表沉降研究提供参考。
【关键词】：地铁隧道 地表沉降 数值模拟 断面转换
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.3;U456.3;TU433
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第1章 绪论15-21
• 1.1 研究背景及意义15-16
• 1.1.1 研究的背景15-16
• 1.1.2 研究的意义16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.3 本文研究的内容20-21
• 第2章 暗挖隧道的施工及力学影响研究21-26
• 2.1 暗挖隧道工程的施工方法21-23
• 2.2 暗挖隧道力学影响的研究23-25
• 2.2.1 围岩压力简介23-24
• 2.2.2 影响围岩压力的因素24
• 2.2.3 隧道围岩的变形或破坏因素24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 ANSYS在隧道工程中的应用26-31
• 3.1 Drucker-Prager的基本理论26-28
• 3.2 隧道及地下工程的设计模型28
• 3.3 隧道及地下工程的设计方法28-29
• 3.4 隧道及地下工程衬砌结构设计中的力学模型选择29-30
• 3.5 隧道及地下工程施工力学数值模拟30
• 3.6 本章小结30-31
• 第4章 连接横通道台阶开挖对地面沉降的影响31-52
• 4.1 工程简介31
• 4.2 工程地质与水文地质31-34
• 4.2.1 工程地质31-32
• 4.2.2 水文地质32-33
• 4.2.3 工程特点及难点33-34
• 4.3 有限元模型分析34-40
• 4.3.1 建模准备34-35
• 4.3.2 数值模型的建立35-39
• 4.3.3 模拟开挖39-40
• 4.4 横通道台阶法开挖对既有隧道的影响分析40-44
• 4.5 横通道台阶法开挖对地表沉降的影响分析44-47
• 4.5.1 隧道开挖地表沉降机理44-45
• 4.5.2 地表沉降分析45-47
• 4.6 施工沉降监测47-50
• 4.6.1 监测方法47-49
• 4.6.2 监控量测资料的整理分析49
• 4.6.3 量测结束标准49
• 4.6.4 模拟实测值对比分析49-50
• 4.7 本章小结50-52
• 第5章 断面转换隧道开挖对地面沉降影响52-63
• 5.1 概述52
• 5.2 数值模型的建立52-54
• 5.3 计算结果分析54-58
• 5.3.1 断而转换分析54-56
• 5.3.2 地表沉降分析56-58
• 5.4 小断而转大断而的数值模拟分析58-61
• 5.5 模拟值与实测值的对比分析61-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68

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本文编号：840347