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盾构隧道施工期监测技术与评估方法研究
| 论文题名： | 盾构隧道施工期监测技术与评估方法研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;地表沉降;临近建筑物变形;管片竖向位移;自动化监测;机器学习;有限元分析 |
| 摘要： | 伴随着我国城镇化建设规模的不断扩大，城市中就业人口的不断增加，许多城市在地面交通上面临着巨大的挑战和压力，给人们日常生活和工作带来了极大的不便，因此城市地下隧道以及地铁在我国得到了快速的建设和发展，盾构施工法由于其对地面交通影响小、自动化程序高等优势得到了广泛的应用，但是盾构施工将导致地表沉降、地面临近基础发生不均匀沉降，以及隧道自身竖向位移，影响地面结构以及隧道结构的安全。本文以杭州和宁波地区盾构隧道为研究对象，建立地表变形、临近建筑物变形以及隧道结构自身竖向位移长期实时自动化监测系统，掌握盾构施工过程中三者的变形规律，为地表、临近建筑物以及隧道自身的变形控制提供依据，主要研究工作如下: (1)介绍了盾构施工引起的地表沉降、临近建筑物变形以及盾构隧道施工期隧道自身竖向位移的研究现状和现有研究存在的不足，确定本文的研究内容。 (2)建立了基于光纤光栅静力水准仪的盾构施工引起的地表沉降监测系统，监测结果与水准测量监测结果基本吻合，验证了监测系统的有效性，通过对监测数据的分析得到了盾构施工引起的地表沉降规律，大致将地表沉降分为了四个阶段，并从力学角度大致分析了各阶段地表变形的原因。 (3)提出了基于TS-BPNN的地表沉降预测方法，验证模式2的预测方法在保证精度的同时更具工程意义，采用模式2分别对快速沉降阶段和缓慢沉降阶段进行5天的沉降预测，预测得到的最大相对误差为1.07％，表明所提出的方法可以为盾构掘进过程中的土体的变形控制提供有价值的参考。 (4)建立了基于计算机视觉的盾构施工引起临近建筑物变形监测系统，采用结构表面自身纹理作为追踪目标，实现了无损监测，分析了环境因素对监测结果的影响，提出了采用背景修正法消除由于相机变位引起的监测误差，根据监测数据分析了建筑物三维变形规律。 (5)建立了基于磁致伸缩静力水准仪的盾构隧道施工期管片竖向位移监测系统，根据监测数据分析得到管片上浮主要由盾构开挖引起的地基反力、盾尾同步注浆浮力以及千斤顶顶推力共同作用产生的，通过CPT测试得出盾构施工对土体的扰动情况，通过三维有限元模型分析了盾构隧道施工期引起的不均匀沉降作用下管片以及螺栓内力变化。 |
| 作者： | 昂鹏鹏 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 叶肖伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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