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盾构隧道施工对邻近地下燃气管线的影响规律研究
| 论文题名： | 盾构隧道施工对邻近地下燃气管线的影响规律研究 |
| 关键词： | 地铁盾构隧道;燃气管线;混凝土套管;扰动响应;有限元法 |
| 摘要： | 由于城市地铁修建的滞后性，地铁线路将不可避免的穿越地下市政管线，从而影响地下管线的安全和正常使用。在隧道施工过程中，邻近地下管线内力和变形呈现非线性的变化，研究该扰动规律有助于更好的保证邻近地下管线的安全和指导隧道工程的有序施工。本文以北京地铁某盾构隧道垂直下穿燃气管道及其混凝土套管工程为研究对象，利用有限元软件建立了围岩——隧道——地下管线耦合的三维计算模型，在围岩一荷载模型理论的基础上利用单元“生死”原理和N-R计算方法模拟了左、右线隧道的下穿过程。 1)结合地下管线材质、结构受力特点，地下管线与隧道的邻近关系及施工对土层的扰动规律，混凝土套管的破坏类型为纵截面拉弯、压弯破坏和接口转角和拉裂破坏；高压燃气管线的破坏类型为受压、拉破坏和剪切破坏。 2)混凝土套管管节最大负弯矩、管节最大正弯矩、管节最大负轴力、管节最大正轴力均随隧道下穿不断变化，轴力的增长幅度明显大于弯矩的增长幅度，管节更易发生的拉弯破坏；接口最大张开值为0.18mm，最大接口转角为0.0103°，均远小于套管所能承受的脱开能力。DN700高压燃气管线的第1、3主应力，Mises应力增长幅度不大，且安全系数在5以上，其应力分量中变化较为明显的为X向应力和YZ向剪应力，其增长幅度分别为14.8％和6.6％。DN500次高压燃气管线的第1主应力，Mises应力增长幅度不大，其安全系数均在18以上，虽然第3主应力(压应力)增长幅值超过25％，但是安全系数相对较高，X向应力和YZ向剪应力的增长幅度分别为73％和1.6％。 3)从混凝土管线及高压燃气管线的扰动响应来看，地下管线的最不利状态可能发生在以下四种情形：右线或左线隧道施工至管线下方某一位置时、右线或左线隧道施工结束时：但是通过内力比对表明，对于管体内部整体性较好的管线可以利用最终值判断历史最大应力状态。 4)可以利用地表的倾斜斜率和沉降曲线初步判断地下管线是否发生破坏。施工过程中的套管沉降曲线为高斯曲线，通过与现场监测数据对比发现，两者在最大值、差异沉降值等方面具有较高的相似度。 |
| 作者： | 李璐 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 何平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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