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黄土地区小净距地铁隧道施工动态分析及二次衬砌优化研究
| 论文题名： | 黄土地区小净距地铁隧道施工动态分析及二次衬砌优化研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;开挖工艺;受力分析;变形规律;衬砌结构;参数优化 |
| 摘要： | 论文以西安地铁四号线雁南四路站～大唐芙蓉园站区间存车线大断面小间距隧道为研究对象，采用数值模拟分析和现场监测方法对黄土地区的浅埋小间距隧道的施工工艺、施工参数和变形规律进行了分析研究，并在此基础上对二次衬砌的厚度进行优化。论文的研究成果为西安市地铁四号线小间距隧道的施工提供了科学依据与技术指导。论文主要的工作及取得的成果如下： （1）隧道的开挖方法：论文基于实际工程背景，选取合适的计算参数，通过有限元软件对目前三种常用的大断面隧道的开挖方式进行分析，通过比较土体位移和支护结构的受力分析，得出了最优的施工方法。 （2）施工参数优化：根据理论研究和以往经验选取大、小断面掌子面之间合理的间距，对不同间距的隧道施工过程进行三维数值模拟分析，分别比较地表沉降、支护结构变形和受力以及塑性区的分布情况，得到掌子面之间的间距为3倍洞径时较为合适。 （3）隧道受力和变形规律：依据论文的优化结果通过数值模拟对隧道的开挖全过程的土体和支护结构的受力和变形规律进行分析总结，得出大断面小间距黄土隧道在开挖过程中的变形和受力特点，即地表最大沉降位置和支护结构的位移趋势；在此基础上和现场监测数据进行对比，验证了数值模拟结果的可靠性，为下一步隧道的施工提供理论上的指导。 （4）二次衬砌优化：基于隧道设计的相关内容，通过有限元软件对不同厚度二次衬砌结构的受力情况进行求解，得到大断面隧道衬砌结构的内力分布和变形情况，研究了大断面衬砌结构的受力随厚度的变化规律，得到衬砌结构中受力最不利位置在拱腰仰拱处。基于不同厚度衬砌结构的受力情况，参考相关规范求出不同厚度衬砌结构的安全系数和配筋量。根据计算结果建立以工程造价为目标的数学模型，并以强度条件和配筋率为约束条件，通过对目标函数进行求解，分别计算出不同厚度衬砌结构的造价，得到满足约束条件的混凝土厚度为60cm时二衬造价最低。 |
| 作者： | 黄竹纯 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王建平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安建筑科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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