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顶管的摩阻力特性及减阻措施研究
| 论文题名： | 顶管的摩阻力特性及减阻措施研究 |
| 关键词： | 隧道施工;顶管开挖;摩阻力;泥浆减阻 |
| 摘要： | 随着城市化进程的加快和用地资源的紧张，越来越多的城市将目光转向地下工程，其中顶管是地下工程中一种常用的非开挖隧道施工技术。施工过程中的阻力主要来自管土之间的摩擦，且摩阻力随着顶进距离的增加逐渐变大。随着工程的需要，顶管朝着大口径和长距离方向发展，导致这个摩阻力更大，所以减阻效果直接影响了顶管的顶进。若减阻效果不好，则会使得顶管难以顶进，同时可能导致管节的损坏。因此对顶管减阻特性及顶进过程中摩阻力和顶力发展规律进行研究十分必要。 本文依托杭州某顶管工程为背景，通过归纳分析实测数据、室内试验与模型试验、有限元数值模拟对减阻特性、摩阻力和顶力随顶进距离的变化规律、随顶管开挖地表的沉降规律展开研究。主要研究内容和成果包括： （1）归纳多个顶管工程实测数据和多个室内试验数据，对摩阻力特性进行了分析，发现摩阻比一开始较大，随着顶距比的增加摩阻比逐渐减小，最终稳定在某一数值，其中多数实际顶管工程最终摩阻比稳定在0.4~0.6之间，多数室内试验最终摩阻比稳定在0.1~0.2之间。 （2）通过室内试验分析泥浆性能并用模型试验验证不同配比泥浆减阻效果，得出了一种粉土中减阻效果较好的配合比，该配合比为质量分数为8%的膨润土、0.3%的纯碱、0.2%的CMC与0.05%的PAM的泥浆。 （3）利用ABAQUS有限元软件对顶管顶进过程进行模拟并与监测值和经验值对比，分析摩阻力和顶力随顶进距离的发展规律，得出单位摩阻力模拟值与监测值均随顶进距离的增加而逐渐减小，最终趋于稳定；当顶进距离不大时，顶力模拟值、监测值和经验公式值较为接近；当顶进距离较大时，减阻泥浆效果充分发挥，顶力的模拟值和监测值均达到峰值，但经验公式值仍呈线性增加，与监测值有一定偏差，且顶进距离越大，偏差越大。 （4）通过数值模拟分析了顶管正上方土体沿轴线方向以及横断面方向的沉降，分析后发现，在开挖横断面方向上，随着距轴心坐标距离变小，沉降不断变大，在轴心处，沉降值达到最大；沿开挖顶管方向上，开挖过的部分地表沉降较大，前方未开挖部分沉降较小，顶管机前方土体有微微隆起，随后沉降逐渐稳定。 |
| 作者： | 霍超 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 曹宇春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江科技学院 |
| 学位年度： | 2021 |
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