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地铁隧道盾构施工引起土体附加应力及地表沉降研究
| 论文题名： | 地铁隧道盾构施工引起土体附加应力及地表沉降研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构施工;附加应力场;地表沉降;Peck公式;随机介质理论;数值模拟 |
| 摘要： | 随着全国城市地下轨道建设的兴起，地铁隧道盾构开挖由于其广泛的地层适用性以及经济优越性而得到迅速的发展，成为全国各大城市地铁建设的首要选择。为研究盾构开挖对周围土体影响，控制地铁隧道盾构开挖对地表沉降变形以及对周围建筑物变形影响，需要对隧道盾构开挖所引起的周围土体附加应力以及地表沉降规律进行分析，获得区域性盾构施工经验，为类似地层地铁隧道盾构施工提供理论背景，以确保盾构开挖时地表建筑物的安全性和适用性。本文结合南京三号线常府街～夫子庙区间地铁隧道土压平衡式盾构施工项目，采用弹性理论解研究了隧道盾构开挖对周围土层产生的附加应力场;运用随机介质理论、Peck公式以及数值计算分析了隧道盾构开挖所引起的地表以及建筑物沉降变形。本文主要研究内容如下: 1.对隧道开挖区间段盾构施工参数以及地表沉降值进行统计分析，并结合统计结果评价盾构施工在所研究土层段的施工质量;整理所研究开挖区间段地表纵向及横向沉降测点实测沉降值，获得了完整的现场实测资料。 2.结合南京地铁三号线常府街～夫子庙区间段右线盾构开挖实例，采用弹性力学Mindlin公式在土体中一点的应力解以及源汇法，对盾构施工区域面积进行积分，获得盾构开挖面附加推力、盾壳与周围土体之间的摩擦力以及盾尾土体损失对周围土体所引起的附加应力场分布区域以及规律。 3.结合隧道盾构开挖导致的地面纵向沉降点按施工时序所产生的沉降曲线，分析了盾构推进时地表沉降五个阶段的变化规律。应用Peck公式、随机介质理论，分别通过最小二乘法、Powell优化法反演其纵向沉降公式计算参数，并正算隧道盾构开挖所导致的地表横向沉降曲线并与实测横向沉降曲线进行对比，所得结果与实测值基本一致，证实了所获得的反演参数的正确性，能用以指导盾构施工。考虑地表沉降槽范围内建筑物结构刚度对地表沉降槽分布的影响，结合工程实例，利用修正的Peck公式计算建筑物沉降曲线，并与Peck公式计算地表沉降曲线进行对比分析，得出修正Peck公式计算结果更接近现场实测值。 4.应用大型通用有限元软件ABAQUS建立三维模型分析了双线隧道盾构施工分步开挖导致周围土体附加应力分布规律，以及其对地表沉降的影响，并与理论计算值以及实测值进行对比分析以指导施工。 |
| 作者： | 彭诚 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 金亮星;乔世范 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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