详情

原文传递南昌地铁4号线工程建设适宜性评价研究

论文题名：	南昌地铁4号线工程建设适宜性评价研究
关键词：	地铁施工;富水砂卵砾石层;工程风险;数值模拟;适宜性研究
摘要：	伴随着人口数量的增加和经济、政治、文化交流的需要，我国在城镇化进程中面临着巨大的交通压力。在交通系统逐渐完善的背景下，传统的出行方式在减缓交通压力的同时，也带来了噪音污染、空气污染、化石能源的消耗和土地资源的大量占用。因此，运输能力强、环境污染小、占地面积少的城市地铁系统逐渐成为城市交通的重要组成部分。在城市地铁的修建过程中，不可避免的面临不同种类的地质环境。当地铁穿越江河等富水环境时，由于地层中丰富的水源供给，地铁线路的工程建设安全性和经济性面临着较大压力。尤其是地层中存在大量砂卵砾石层等高渗透性土层，应格外注意涌水和地层沉降等风险。为保证高渗透性富水地层的开挖安全，需要结合实际工程地质环境进行模拟计算分析。本文以南昌市工程建设规划区为背景，选取南昌地铁4号线典型段（龙岗大道站—洪城路站区间），结合规范进行主要施工风险的验算，并建立地层模型采用有限差分软件Flac3d进行模拟开挖研究。分析了在高渗透性富水地层下，盾构施工对于地层的影响。通过对比分析纯力场环境和渗流场-力场耦合的环境下盾构开挖对于地层沉降的影响。此外，依托地质资料选择对工程建设产生影响的不同要素，并建立层次结构模型，确定不同地质要素对于工程建设适宜性的影响权重，最终进行加权计算评价，从工程地质环境、水文地质环境和不良地质作用三个角度，采用地理信息系统对工程建设适宜性做出分区评价。本文的主要研究工作如下文所示：　　（1）依托行业规范，结合南昌地铁4号线沿线区域的地层参数和地下水分布情况判断最有可能发生的工程风险。对地铁沿线进行分区验算，并根据验算结果和验算区域的实际地质情况提出针对性工程风险防范建议；　　（2）由于模拟开挖区域地层的渗透系数参数无法获得，拟采用附近地层内岩土层的颗粒级配参数建立数据集对BP神经网络进行训练，获得适用于模拟开挖区域地层参数的预测模型，对渗透系数进行预测研究；　　（3）根据南昌地铁4号线的典型地质环境和地下水分布情况建立地层模型，采用有限差分程序模拟纯力学环境下的地铁开挖过程，得到不同开挖步长下隧道顶部及地表的沉降分布；　　（4）在考虑渗流场—力场耦合的情况下，分别模拟隧道顶部和底部发生突水时，得到不同开挖步长下隧道顶部及地表的沉降分布；　　（5）采用层次分析法，确定层次分析模型结构，结合研究区域内的工程地质条件、水文地质条件和不良地质作用，依托行业规范对不同的要素进行量化评价，通过加权计算对研究区的工程地质条件、水文地质条件、不良地质作用和工程建设综合适宜性进行分区评价，并针对不同适宜性分区提供施工建议。
作者：	吴少华
专业：	建筑与土木工程
导师：	于子望;朱超
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022