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超大断面浅埋隧道开挖引起地层变形研究
| 论文题名： | 超大断面浅埋隧道开挖引起地层变形研究 |
| 关键词： | 超大断面浅埋隧道;开挖施工;围岩卸载;地层变形;现场监测 |
| 摘要： | 随着城市建设的快速发展，道路交通压力越来越大。面对日益增长的交通运输量要求，大断面浅埋暗挖隧道的出现显得意义非凡。但是，在城市中建（构）筑物和地下管线众多，环境复杂，而隧道施工不可避免的会引起地层变形，当变形过大时，会对周边生态环境以及建（构）筑物造成不可逆转的破坏，甚至危害到人民的生命财产安全。因此，对大断面浅埋暗挖隧道施工引起地层变形问题进行研究，探寻隧道开挖过程中地层变形的规律，对相关隧道工程的设计和施工具有十分重要的指导意义。 本文以广东沿海某超大断面浅埋隧道工程为依托，利用现场监测数据以及Midas GTS软件对超大断面浅埋隧道开挖引起地层变形规律进行研究，并对原开挖方案进行优化分析，主要的研究内容和结论如下： （1）查阅相关隧道开挖引起地层变形的理论计算分析和数值模拟分析文献，简要概括了隧道开挖引起地表沉降变形的相关研究现状；同时，阐述了隧道开挖过程围岩的应力变化过程以及浅埋隧道支护结构体系的力学特性，并对浅埋隧道开挖引起地层变形的机理进行简要分析； （2）对现场监测数据进行筛选后选取典型断面和监测点，对监测数据进行分析。监测数据显示，隧道开挖过程中，各项监测数据变化较为稳定，变形量不大，且存在明显与深埋隧道不同的地表沉降趋势； （3）数值模拟计算结果结合现场监测数据对比分析表明，超大断面隧道开挖过程中，土层卸载对地层变形影响大，再加上隧道埋深浅的特点，地表变形存在隆起状态，而隧道收敛又导致正上方土层下沉变形，所以隧道开挖后，上部土层同时存在下沉和隆起的情况，而且当支护结构刚度较大时开挖过程中会出现隧道整体抬升的现象； （4）超大断面浅埋隧道开挖过程中，隧道周边靠近地表的土层位移方向朝隧道外侧且位移较小，下部土层位移方向朝隧道内侧，水平位移最大值出现在拱脚区域；且支护结构刚度增大能减小周围土层的水平位移； （5）不同开挖方案的数值模拟结果对比分析表明，大断面浅埋隧道分步开挖时，合理安排开挖步骤，少开挖早支护的开挖方式，对控制地层变形起到较好的效果。 |
| 作者： | 陈绿佳 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张建龙;王博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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