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原文传递盾构隧道施工对既有连续管线性状影响研究

论文题名：	盾构隧道施工对既有连续管线性状影响研究
关键词：	盾构隧道;埋地管线;管土相互作用;颗粒流;数值模拟;力学性状
摘要：	盾构隧道施工对邻近连续管线性状的影响是目前城市地铁修建过程中的一项亟待解决的难题，也是城市环境岩土工程研究领域的重要内容，对本课题的研究具有一定的理论意义和工程实用价值。本文主要采用室内模型试验分析、工程实测分析、理论解析分析以及数值模拟计算相结合的研究方法，对管周土体位移、管周土压力、管土相互作用、管线的变形机理与位移、隧道施工参数对内部土层位移规律试验分析、埋地管线性状的模型试验和理论分析、管线力学性状影响因素及管线对隧道周围土体位移场影响的数值计算分析等方面进行了研究。本文主要研究内容如下: 　　(1)基于室内模型试验，研究了隧道施工过程中不同埋深处土层沉降和竖向土压力传递规律，提出了隧道施工引起土体沉降槽宽度系数和地层损失量计算公式。利用二维颗粒流程序模拟了对应模型试验，验证了数值计算结果的合理性与准确性，分析了试验过程中土体侧压力系数的变化以及土拱效应的影响规律，并给出了修正高斯公式形态控制参数变化范围。　　(2)针对现有相关研究中存在的不足，利用室内模型试验，研究了隧道垂直下穿既有连续管线时管线性状、管周土体沉降、管线上拱和下拉效应、管底土压力以及管线弯矩的变化规律;为弥补室内模型试验监测方法的不足，采用三维颗粒流程序进一步分析了管周土压力和剪应变、管线上覆荷载、管土相对刚度因子变化规律以及管土相互作用机理，并提出了隧道施工中管土相对刚度因子、管线剪应变计算公式。　　(3)利用二维颗粒流程序对工程实例进行了计算对比分析。运用所建模型，分析了双线隧道垂直下穿既有连续管线过程中管线的位移场、管周土体应力场的变化规律，得出了一些有别于单线隧道施工时管线的变形规律。　　(4)采用颗粒流数值模拟分析了管隧垂直、平行两种情形下土体密实度、管线埋深、管线刚度、管隧间距、隧道开挖面位置、开挖面极限和残余支护力、土拱效应、地层损失率等因素对埋地管线力学性状的影响规律。同时，分析了管线对地层位移的影响，为地铁施工沿线管线的加固与维护提供了理论依据。　　(5)针对目前“管土不分离”研究中的不足，基于弹性地基梁基本理论，分别考虑管线上拱与下拉效应的影响，建立了合理的管土分离计算模型，有效地分析了连续管线竖向位移规律，提出了相应竖向位移计算公式，并与工程实测数据进行对比，验证了本文建立管土分离计算模型的可靠性。同时分析了管隧夹角变化对管线位移的影响，并对管线最大剪应力、弯矩以及管土相对刚度因子进行了参数敏感性分析。　　(6)根据模型试验与数值计算结果，研究了由地表沉降值反演不同层位土体沉降槽沉降量、沉降槽宽度宽度的计算方法;提出了地铁隧道施工对邻近管线影响的控制标准、控制措施和安全评估方法。
作者：	王正兴
专业：	交通运输工程
导师：	缪林昌
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文