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复杂地质明挖隧道基坑连拱形支护及优化研究
| 论文题名： | 复杂地质明挖隧道基坑连拱形支护及优化研究 |
| 关键词： | 明挖隧道基坑;连拱形支护;注浆止水;数值模拟;优化分析 |
| 摘要： | 在中国城市内各基础设施的修建以及改扩建工程中，由于城市的迅猛发展，中国城市人口急剧增长，机动车辆也日益增多，城市的交通状况也越来越拥挤。为了有效减少地面道路的拥挤情况，开发并利用地下空间便成了最有效的办法之一，因此涌现大量深大基坑工程。目前大多深基坑集中在城市敏感区，周边环境复杂，存在大量建筑物，地下管线以及既有地下结构，同时受复杂地质条件影响，使得基坑工程的支护问题成为重难点。 根据本文所依托的某明挖隧道基坑工程，在原有的钻孔灌注排桩结合内支撑的基础上，本文提出连拱形钻孔灌注桩结合桩间注浆止水加固的支护型式，并利用MidasGTS建立三维有限元模型，分析并研究了在渗流作用影响下基坑分步开挖深度对基坑支护结构位移、内力以及地表沉降的影响。主要研究内容及结构如下： （1）归纳总结了连拱形支护结构及其应用情况和基坑工程中注浆止水的研究现状，介绍了刚度等效和连拱形基坑支护设计计算方法，并研究了连拱形钻孔灌注桩结合桩间注浆止水支护结构的计算模型； （2）通过MidasGTS建立渗流-应力耦合模型，分析总结了在采用连拱形支护结构的基坑降水开挖支护过程中地表沉降以及支护结构水平位移的变化规律，得出基坑地表沉降曲线在形态上符合沉降槽曲线，支护结构最大水平位移位置由墙体中上部逐渐向中下部移动，表现为两端小中间大的“弓”型；内支撑轴力表现出随基坑挖掘深度的增大而逐步上升的趋势； （3）利用MidasGTS分析不考虑地下水作用时，在采用连拱形支护结构下，基坑降水开挖支护过程中地表下沉和支护结构水平位移的变化规律，得出两种模型计算结果的差异性，说明在富水地区不考虑渗流作用会使计算结果较大的偏离实际值。对两种支护的模拟值结合监测值进行对比证实本文研究的支护结构支护性能更好，更适用于复杂地质条件下的城市敏感区； （4）通过对连拱形支护结构的各参数进行优化分析，得出增加拱脚桩直径以及拱矢高对支护性能效果的提升大于增大注浆参数，增加注浆区半径，增大冠梁刚度以及增大混凝土支撑强度。其中增加矢高会较大地增加工程造价，实际工程中采用适宜矢高即可。考虑到冠梁及混凝土支撑在整个支护体系的材料占比较小，改变二者参数也可应用于提升支护结构性能的措施中。 |
| 作者： | 戴向东 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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