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徐州富水复杂地质条件盾构隧道开挖面稳定性研究
| 论文题名： | 徐州富水复杂地质条件盾构隧道开挖面稳定性研究 |
| 关键词： | 轨道交通;盾构隧道;开挖面稳定性;极限支护应力;渗流力学;地表沉降 |
| 摘要： | 盾构隧道开挖面的失稳现象主要体现在盾构机刀盘支护应力在低于某一值时开挖面会产生水平突变破坏，并将该值定义为开挖面的极限支护应力。本文以徐州市轨道交通一号线彭城广场站至文化宫站区间段为工程依托，在充分了解地质条件的基础上，采用数值计算、理论分析和对比分析等研究方法，考虑多种因素的影响，深入研究盾构隧道开挖面的稳定性问题，主要成果为： (1)通过建立开挖面水平位移增速与支护应力比的关系曲线可以较为清楚地确定极限支护应力比。通过三维仓筒模型和太沙基松动土压力理论计算得出的极限支护应力比与数值计算结果有着较好的拟合度。 (2)较大的摩擦角对应较小的极限支护应力比，开挖面会较晚进入失稳状态。当盾构隧道的埋深达到一定厚度（至少大于一倍洞径）时，隧道埋深对于极限支护应力比的影响可以忽略，极限支护应力随埋深线性增加。 (3)针对隧道工程渗流领域，分别探讨并阐述了基于总孔压分析法和变孔压分析法的ABAQUS关键参数设置；给出了运用三维仓筒模型并结合数值水头分布结果进行的理论计算方法，得出的结果与数值计算结果有着较好的拟合性。 (4)地下水的存在对于开挖面稳定性控制产生负面影响，较深的水位对应较小的极限支护应力，开挖面失稳前允许产生的水平位移较大，最大地表沉降量也相对较小；较大的渗透系数有利于开挖面稳定性控制，渗透系数越大，极限支护应力比和极限支护应力也相对小一些，而对应的最大地表沉降值明显减小。 (5)结合徐州城市轨道交通一号线彭文区间段的复杂水文工程地质条件，通过ABAQUS变孔压分析法确定了处于富水粉砂层的盾构隧道开挖面极限支护应力，分析了开挖面稳定性对地表沉降的影响以及地层沉降曲线随着深度变化的特征，总结出了有效控制开挖面稳定性的措施，为徐州城市轨道建设提供合理参考。 |
| 作者： | 李潇 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 马金荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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