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城市浅埋小净距隧道开挖诱发地表沉降及控制方法研究
| 论文题名： | 城市浅埋小净距隧道开挖诱发地表沉降及控制方法研究 |
| 关键词： | 小净距隧道;模型试验;地表沉降;有限差分;注浆加固 |
| 摘要： | 近年来市政隧道工程蓬勃发展，但诸多城市公路隧道受建筑、管线等因素限制，同时为节约用地、工期等，大多设计成浅埋小净距隧道。浅埋小净距隧道在开挖过程中极易造成上覆地表的不均匀沉降，对上覆建筑、道路等设施造成不可逆的影响。 本文依托山东省济南市玉函路小净距隧道施工工程，通过模型试验、室内试验、数值模拟等方法，对浅埋小净距隧道开挖过程中诱发的上覆地表沉降规律进行了系统研究，并针对浅埋地表沉降问题针对性的提出了三段四序次的沉降控制方法。具体研究成果如下: (1)建立了浅埋小净距隧道开挖诱发地表沉降物理模型试验系统，通过测试大量不同配比材料的物理力学性能参数，研制出适用于小净距隧道开挖试验的土质相似材料，开展隧道开挖诱发地表沉降试验，对试验开挖过程中采集到的应力、位移等数据信息进行处理分析，研究了开挖过程中隧道洞周围岩应力场及位移场的灾变演化过程，揭示了小净距隧道开挖不同阶段时上覆地层沉降位移变形规律。 (2)基于有限差分原理，根据模型试验结果对数值模拟进行了验证，分析了小净距隧道上覆地表在不同埋深、净距及土体性质条件下的沉降位移信息，研究了隧道上覆地表在这些因素下的沉降变形特征，探究了小净距隧道开挖对地层沉降的诱发过程及造成沉降变形的影响形式。同时基于地表沉降变形影响因素，开展了多工况地表沉降数值模拟，建立了玉函路隧道开挖诱发上覆地表沉降的预测方程。 (3)针对城市浅埋小净距隧道开挖诱发地表沉降问题及注浆加固方法目前存在的问题，提出了三段四序次注浆控制方法，分别设计、开展了室内膜袋注浆隔压抑制地表隆起模型试验、三段四序次注浆加固控制地表沉降模型试验，系统研究了浅部阻浆层膜袋注浆加固后由后续注浆造成的地表隆起位移发展规律以及三段四序次注浆加固后由隧道开挖引起的地表沉降位移规律，揭示了膜袋注浆对地表隆起的抑制机理以及三段四序次注浆加固方法对地表沉降的控制机理，通过实际工程案例对室内模型试验结果进行了验证。 |
| 作者： | 夏梦然 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 张霄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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