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原文传递管线渗漏对地铁盾构施工影响的模型试验研究及数值模拟分析

论文题名：	管线渗漏对地铁盾构施工影响的模型试验研究及数值模拟分析
关键词：	地铁隧道;盾构法;管线渗漏;地层沉降
摘要：	近年来，在地铁盾构施工中，因管线渗漏造成的路段坍塌工程事故时有报道。究其原因主要如下，地铁盾构施工不可避免地造成地层的扰动，导致土体中的给排水管发生变形甚至破坏，管线渗漏水进入土体，弱化土层的力学性质;施工扰动加大了地层变形沉降和管线渗漏，在管线渗漏和地层变形沉降的共同作用下导致地层塌陷。　　本文以合肥市地铁建设为研究背景，以合肥地区典型砂土为试验材料，采用室内模型试验和数值模拟相结合的手段，研究管线渗漏水对地铁盾构施工的影响。主要采用两阶段分析法进行研究:第一阶段，采用室内模型试验方法研究渗漏水对地表沉降、管线沉降、隧道压力变化的影响;第二阶段，应用数值模拟方法，研究存在不同管线渗漏时段的情况下，地铁施工地表沉降的变形规律及管线渗漏周围地层中的渗流场分布规律，并同室内模型试验结果进行对比，分析管线渗漏对地铁施工的影响规律。　　研究主要结果如下: 　　(1)管线未产生渗漏的试验中，因隧道开挖而造成地表沉降，形成的沉降槽呈“单峰”状，近似正态分布;由于管-土相互作用，管线沉降曲线也近似正态分布。沉降最大值出现在开挖隧道的正上方，沉降值随着距隧道中心线距离的增加而减小。　　(2)不同渗漏阶段情况下，随着隧道开挖期间渗漏时段向后推移，渗漏水对时段内管线和地表沉降的影响越来越大。在渗漏水压力和渗漏位置与开挖隧道的相对位置不变的情况下，渗漏水的影响范围限于隧道中心线左右各40cm的范围内，远离开挖及渗漏位置的地表及管线沉降值几乎无太大变化。在不发生地层失稳破坏的情况下，最终因渗漏水产生的沉降量占最终沉降量的35％～38％左右。　　(3)由于管-土相互作用的影响，因管线渗漏水造成地表沉降值增加，管线沉降也随之增加，但管线沉降值略小于地表沉降值。砂土的管线沉降各阶段和最后稳定曲线，表明管线在这种情形下的沉降类似于两端简支的其上均布荷载简支梁。　　(4)在隧道开挖的过程中，隧道管片顶部始终受上部土体压力，并逐渐增大。在管线渗漏阶段，渗漏水造成的地表沉降的增加，隧道管片顶部承受应力明显增大;渗漏结束后，随着地表沉降值不再发生变化，其应力逐渐趋于稳定。　　(5)在管-隧相对位置不变的情况下，管线渗漏水影响范围的增长速率随渗漏开始时刻的推后而缓慢增加直至不变。模拟所得到的地表沉降的数据严格按照隧道中心线对称，管线渗漏及隧道开挖而造成的沉降曲线呈正态分布。在管-隧相对位置、压力水头一定的条件下，不同渗漏时段产生的最终沉降量接近;在管线产生渗漏水时，此时造成地表沉降量要远大于管线未发生渗漏的沉降量。
作者：	汪维东
专业：	水利工程
导师：	朱大勇;杜德平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文