大直径地铁盾构隧道穿越长江施工技术研究

发布时间：2017-09-26 00:32

  本文关键词：大直径地铁盾构隧道穿越长江施工技术研究

  更多相关文章： 泥水平衡盾构 泥水压力 流固耦合 数值模拟

【摘要】：随着我国经济的快速发展,越来越多的过江隧道相继修建。采用盾构法修建过江隧道具有以下优点:对地质条件适应性强、对周边环境影响较小、施工安全快速等,故盾构法已成为修建水下隧道的首选施工方法,同时泥水平衡盾构法又是修建过江隧道优先考虑的施工方法。泥水盾构掘进过程中,泥水仓内的泥水压力控制是最为重要的环节。泥水盾构推进过程中,如果施加的泥水压力过大,会使地表产生一定量的隆起,如果施加的泥水压力过小,会使地表产生一定量的沉降。同时加上过江隧道都是处于高水压环境下,使其问题更为复杂化。本文以南京地铁十号线泥水盾构隧道穿越长江冲槽段为工程背景,借助FLAC-3D软件,进行了泥水盾构隧道开挖面稳定性数值模拟计算,通过在开挖面施加以主动土压力、静止土压力和被动土压力为分界点的一系列泥水压力来分析随着泥水压力的变化而引起开挖面纵向位移和开挖面前方地表沉降的变化规律,从而为合理的确定泥水压力提供依据;同时又研究了考渗流应力耦合与不考虑渗流应力耦合作用对隧道稳定性的影响,首先分析了隧道开挖引起渗流场的变化和孔隙水压力的变化规律,然后对比分析了考虑与不考虑渗流场和应力场耦合作用两种工况下隧道围岩的变形和受力以及管片的受力特性;主要分析了围岩受力特性及其变形规律,以及管片的受力特性和隧道围岩塑性区的分布规律,对盾构隧道的安全性作出了评价。通过对南京地铁十号线泥水盾构隧道穿越长江冲槽段施工过程中的监测数据分析,得出了隧道管片钢筋应力、管片周围土压力、孔隙水压力以及管片变形随时间的变化规律。最后介绍了泥水盾构穿越长江冲槽段的控制措施,主要针对冒浆、地表沉降、管片上浮、盾尾漏浆等危害做了详细的说明,并介绍了其常用的控制措施,为类似的工程提供技术参考。
【关键词】：泥水平衡盾构 泥水压力 流固耦合 数值模拟
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43;U231.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景及必要性9-10
• 1.1.1 研究背景9-10
• 1.1.2 研究的必要性10
• 1.2 泥水盾构隧道开挖面稳定理论研究现状10-14
• 1.2.1 国外研究现状10-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.3 渗流应力耦合研究现状14-16
• 1.3.1 国外研究现状15
• 1.3.2 国内研究现状15-16
• 1.4 主要研究内容及方法16-17
• 第二章 工程概况17-22
• 2.1 工程简介17-18
• 2.2 工程地质及水文地质18-20
• 2.2.1 工程地质18-19
• 2.2.2 水文地质19-20
• 2.3 场地地质与水文特点20-21
• 2.4 长江冲槽段21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 泥水平衡盾构隧道开挖面稳定理论分析22-32
• 3.1 泥水平衡式盾构简介22-26
• 3.1.1 泥水盾构概念22
• 3.1.2 泥水盾构的分类22-24
• 3.1.3 泥水盾构施工的特点：24-25
• 3.1.4 泥水盾构的工作原理25-26
• 3.2 开挖面稳定影响因素26-28
• 3.3 泥水压力与地层变形的关系28-30
• 3.3.1 地层变形的原因与规律28-29
• 3.3.2 泥水压力与地层变形的关系29-30
• 3.4 开挖面稳定性分析30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 泥水盾构隧道开挖面稳定数值模拟计算32-43
• 4.1 计算模型的建立32-33
• 4.1.1 计算模型及地层参数32-33
• 4.1.2 边界条件33
• 4.2 不同泥水压力作用下开挖面稳定数值分析33-40
• 4.3 盾构穿越冲槽段泥水压力的控制40-41
• 4.4 本章小结41-43
• 第五章 渗流场与应力场耦合基本理论43-50
• 5.1 应力场和渗流场的相互作用机理43-44
• 5.2 渗流基本方程44-46
• 5.2.1 渗流微分方程44-45
• 5.2.2 初始条件45
• 5.2.3 边界条件45-46
• 5.3 渗流场和应力场耦合理论46-48
• 5.3.1 渗流场控制方程46-47
• 5.3.2 应力场控制方程47-48
• 5.4 求解方法48-49
• 5.5 本章小结49-50
• 第六章 泥水盾构隧道穿越长江冲槽段流固耦合分析50-63
• 6.1 计算模型的建立50-51
• 6.1.1 计算模型及参数50-51
• 6.1.2 边界条件51
• 6.1.3 计算工况51
• 6.2 计算结果与分析51-61
• 6.2.1 围岩渗流场分析51-53
• 6.2.2 围岩位移场分析53-55
• 6.2.3 围岩应力场分析55-57
• 6.2.4 围岩塑性区分析57-58
• 6.2.5 管片应力分析58-60
• 6.2.6 管片位移分析60-61
• 6.3 本章小结61-63
• 第七章 现场监控测量63-78
• 7.1 监测目的63
• 7.2 施工监测方案制定63-68
• 7.2.1 监测项目63-64
• 7.2.2 监测断面和监测点布置64-68
• 7.3 监测结果分析68-76
• 7.3.1 管片钢筋应力68-73
• 7.3.2 管片外土压力73-74
• 7.3.3 管片孔隙水压力74-75
• 7.3.4 管片变形75-76
• 7.4 本章小结76-78
• 第八章 盾构穿越长江冲槽段控制措施78-82
• 8.1 防止江底冒浆的控制措施78-79
• 8.2 防止江底土层沉降的控制措施79
• 8.3 防止隧道上浮的控制措施79-80
• 8.4 防止盾尾漏浆的控制措施80-81
• 8.5 本章小结81-82
• 第九章 结论与展望82-85
• 9.1 结论82-84
• 9.2 展望84-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-88
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐忠;;泥水盾构深井下组装始发与到达施工技术[J];隧道建设;2006年04期

2 刘小波;;“四化”在大型泥水盾构机维修保养中的应用[J];隧道建设;2009年S1期

3 黄庆斌;张平;;大直径泥水盾构机盾体的加工[J];金属加工(冷加工);2010年08期

4 廖杰荣;康后金;刘文静;;泥水盾构施工实时管理信息系统的研发与应用[J];公路;2011年04期

5 洪忠惠;盛佩珍;;日本最近研制成功一台新奇的“连体”型泥水盾构[J];地下工程与隧道;1988年03期

6 赖伟文;地铁泥水盾构穿越三枝香水道施工技术[J];广东土木与建筑;2004年08期

7 苏清贵;小断面泥水盾构机的掘进模式及控制[J];隧道建设;2004年06期

8 黄学军,马小汀;高水压下泥水盾构掘进技术[J];隧道建设;2004年06期

9 吕传田,刘东亮;泥水盾构维修保养经验[J];建筑机械;2005年07期

10 王小军,孙建敏;泥水盾构施工的环流管理[J];施工企业管理;2005年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵旭;黄平华;叶忠;孙宏伟;;中继泵技术在泥水盾构施工中的应用[A];第二届隧道掘进机（盾构、TBM）专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年

2 潘茁;付秀勇;江华;;大直径泥水盾构穿越海河管片上浮控制问题探究[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年

3 雷鸣;张庆贺;;泥水盾构隧道上浮机理与控制技术[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

4 陈立;;粘土层中泥水盾构掘进施工技术探讨[A];第二届隧道掘进机（盾构、TBM）专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年

5 苏清贵;翟志国;邓亨义;;泥水盾构施工废弃泥浆的环保处理技术[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年

6 陈馈;孙谋;;泥水盾构高水压施工防水技术[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年

7 黄学军;;高水压下泥水盾构掘进技术[A];中国中铁隧道集团2007年水底隧道专题技术交流大会论文集[C];2007年

8 苏清贵;;泥水盾构的掘进模式及操作[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年

9 苏清贵;;泥水盾构的掘进模式及操作[A];中国中铁隧道集团2007年水底隧道专题技术交流大会论文集[C];2007年

10 杨自华;钟志全;;泥水盾构穿越桩基础掘进施工[A];施工机械化新技术交流会论文集（第八辑）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 段宏杰;大直径泥水盾构机研制进入试验阶段[N];人民铁道;2007年

2 关志强;四公司承建国内纬度最高泥水盾构隧道安全贯通[N];石油管道报;2010年

3 宋世斌 王正长 郭文红;泥浆池里做文章[N];中国交通报;2010年

4 通讯员 张建宾　记者 刘德联 张勇;蛟龙今又越扬州[N];中国铁道建筑报;2013年

5 通讯员 张仁群　记者 孙进修 方玲;连接深港高铁隧道向香港方向掘进[N];中国铁道建筑报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 韦良文;泥水盾构隧道施工土体稳定性分析与试验研究[D];同济大学;2007年

2 陈孟乔;高水压砂土地层中泥水盾构隧道开挖面失稳机理与风险评估研究[D];北京交通大学;2014年

3 周松;大型泥水盾构近距离穿越运营地铁的扰动位移特性及施工风险研究[D];上海交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙二小;大直径地铁盾构隧道穿越长江施工技术研究[D];石家庄铁道大学;2016年

2 邵启昌;中心城区泥水盾构隧道泥水系统技术研究[D];石家庄铁道大学;2016年

3 黄威然;泥水盾构越江工程施工技术研究[D];天津大学;2005年

4 肖衡;大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究[D];北京交通大学;2009年

5 李慧鑫;大直径泥水盾构隧道超挖引起地面沉降研究[D];南京大学;2014年

6 王颖;富水砂卵石地层大直径泥水盾构施工引起的地表沉降研究[D];清华大学;2014年

7 曹成勇;浅埋透水复合地层泥水盾构开挖面稳定性及掘进参数研究[D];中南大学;2014年

8 王廷;强渗透地层泥水盾构绿色泥浆配制及其适应性研究[D];北京交通大学;2015年

9 蒋洪进;泥水盾构穿越既有隧道的影响及施工参数研究[D];上海交通大学;2009年

10 何然;基于Elman-PSO耦合智能算法的泥水盾构参数预测控制[D];华中科技大学;2013年

，

本文编号：920497