盾构施工对地下管线变形规律的室内模型试验及数值模拟分析

发布时间：2020-05-06 06:31

【摘要】：伴随着现代城市化的进程加快,城市路面交通拥堵问题日剧严重。普通的城市道路已经满足不了很多城市的人口交通问题,地下轨道交通成为很多大中型城市解决交通拥堵问题的首要选择。本文以在建合肥地铁3号线清溪路站为施工背景,采用室内模型试验研究盾构施工对地下管线变形的影响,模拟地下管线在实验室盾构开挖条件下的变形影响规律,首先以管线与隧道垂直工况下的模型试验进行规律性研究,其中包括对地下管线的沉降,管线的内力,管线的弯矩等规律进行研究。试验还通过计量方式探究了底层损失量与超挖量以及沉降的关系。再以管线与隧道平行和斜交工况下的变形规律进行初步研究,其研究包括平行管线的管线沉降,管线相对转角,斜交管线研究的是管线沉降,管线的内力以及弯矩等规律。最后应用有限元软件FLAC3D建立三维数值模型。分析了管隧垂直工况下双线隧道盾构分步开挖引起管线沉降,结合试验结果进行对比,两者结果基本吻合。本文的主要研究内容有如下方面;(1)采用室内模型试验,在管线与隧道垂直工况下,分别模拟砂土和黏土两种不同土体在隧道盾构开挖条件下,对地下管线的位移量和内力的影响。(2)研究在黏土地层中,管线与隧道在垂直、斜交和平行三种工况下地下管线的变形量。(3)分析在砂土和黏土两种土层中,管线与隧道垂直工况条件下,盾构施工对地层损失量大小比较。(4)利用三维数值模型模拟盾构开挖条件下,对管线与隧道在垂直工况下的变形量,与模型试验结果在相同工况下进行对比。
【图文】：

线路图,远景规划,合肥,轨道交通

图 1.1 合肥轨道交通远景规划线路图Fig 1.1 Hefei rail transit vision planning circuit diagram.1.2 研究必要性城市地铁的大规模快速的建设，带来机遇的同时也带来了施工工程安全问题类安全问题表现在地下空间工程本身安全问题和对上部建筑物以及周边环境的影响。当城市建设具有一定规模后，城市轨道交通才逐渐规划格局。因而建设一般要穿越大量地面建筑的基础和地下市政管线等隧道周围的建筑物。开挖导致隧道上方临空面的形成，，扰动土体产生地层损失，从而导致地层一度的位移，必然会影响上方周围建筑物和地下市政管线的正常使用，如果施期对地下管线的勘察不足或者施工过程中采取的工程措施不完善，将会影响管线的正常使用甚至可能造成安全事故。因此，本课题的开展是立足于合肥铁建设的工程实践，着眼于地铁建设过程中已有城市地下管线的安全，研究对于合肥市后续轨道交通建设，以及推动地下空间开发利用具有重要的意义程指导价值。

模型框架,埋深

相当于实际埋深 24m，管道为直径 20mmPVC 管，埋深 12.8cm际直径 1.0m，埋深 6.4m 的污水砼管。隧道沉降杆管线土压力盒C2C1C6C5C4C3C11C10C9C8C725003801801801801801506001000300图 2.1 盾构模型实际尺寸（单位：mm）Fig 2.1 Shield model actual size (unit: mm)
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U231.3;TU990.3

【参考文献】