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盾构隧道洞周土压力及土体位移的研究
| 论文题名： | 盾构隧道洞周土压力及土体位移的研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;土体位移;地表沉降;防治措施;数值模拟 |
| 摘要： | 交通问题是阻碍我国城市现代化建设的一大瓶颈，为解决该问题，以一线城市为代表大力开发地下交通资源。地铁是地下交通资源的重要组成部分，其施工方法以暗挖法为主，暗挖法具有不破坏地面交通、建筑物以及地下管线设施等优点，因此得到广泛应用。盾构法是暗挖法的一种，由于其推进过程中对地表产生的影响相对较小，是目前区间隧道施工的主要方法。在盾构隧道施工过程中不可避免盾尾空隙的存在，以及管片变形的发生等，使得洞周土体发生不均匀位移，进而促使原始土压力场发生变化，并且引起了地表沉降，对隧道附近建筑物以及构筑物等产生不利影响。因此，对盾构隧道洞周土压力及土体位移变化规律的研究，为实施有效的防治措施提供依据。 本文结合隧道开挖模型试验和二维颗粒流程序数值模拟，主要做了以下几方面工作: （1）反复对比PFC2D直剪数值试验与室内直剪试验，确定了PFC2D模拟砂土的细观参数。 （2）设计了隧道开挖模型试验装置，在改变围岩支护力的条件下，对隧道拱顶正上方的土压力进行了试验研究，得到了该处随支护力降低土压力的变化规律。 （3）在上述基础上利用PFC2D模拟了隧道开挖模型试验，验证了砂土PFC2D模型参数取值的可靠性和PFC2D模拟土拱效应的可行性。 （4）开展了盾构隧道洞周土压力、围岩位移以及地表沉降的数值模拟。 通过以上几方面的工作，主要得到了如下结论： （1）结合隧道开挖模型试验和模拟试验，土拱效应的产生是从细观到宏观渐进发展的过程；根据隧道正上方土压力拱的内、外边界，得到砂土的土拱效应主要分布于隧道上方3倍隧道直径范围内。 （2）在盾构隧道的数值模拟中，本文分析了不同盾尾空隙、不同直径、不同埋深对洞周土压力、土体位移以及地表沉降分布的影响；揭示了洞周土压力、土体位移以及地表沉降的细观到宏观变化规律。 （3）根据应力路径的变化过程，盾构隧道上方土体先卸载后加载，且可将该处土体划分成三个区段。 |
| 作者： | 闫茂龙 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 邢心魁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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