原文传递
地面堆载对盾构隧道受力和变形的影响研究
| 论文题名： | 地面堆载对盾构隧道受力和变形的影响研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;室内模型试验;加固方法;衬砌结构 |
| 摘要： | 随着我国城市化的不断加快，城市人口不断增加，导致城市地面交通时常会发生拥堵现象。为了缓解城市人口增多对地面交通造成的压力，越来越多的城市开始大力发展地下交通系统。城市地铁是地下交通系统的一个重要组成部分，城市盾构隧道线路不断增多，这又会导致盾构隧道附近出现地面堆载现象的概率增大。大面积的地面堆载会引起隧道发生应力重分布，导致隧道衬砌结构的受力和变形发生改变;当堆载过大时甚至会导致隧道衬砌发生破坏、管片之间的接口处缝隙增大、螺栓发生失效等现象，严重时会威胁人民生命和财产。基于以上存在的问题，本文主要的研究工作如下所示: 1、本文主要针对地面堆载对邻近盾构隧道受力和变形影响进行室内缩尺寸模型试验研究，通过改变地面堆载大小、地面堆载位置、隧道的埋深以及试验用土的物理性质进行模型试验研究，分析模型试验中隧道的围压和变形的变化规律。采用理论计算与MIDASGTS有限元软件计算模型试验对应的实际工况中隧道的受力与变形，之后将得到的结果进行对比分析，以此相互验证模型试验、理论计算、有限元模型的正确性。在验证完有限元模型的可靠性后，使用验证后的有限元模型模拟隧道周边注浆加固、隧道内钢圈加固与UHPC加固，分析加固后隧道在地面堆载情况下的沉降与管片变形情况。 2、研究结果表明:当堆载逐级累加时，隧道围压的变化量基本呈现等值增大的现象;隧道围压的变化量在一定范围内随偏心距离的增大整体呈现下降趋势，试验中堆载位置在0.5D0(D0为管片外直径)、1D0时偏心侧的隧道围压下降值明显比非偏心侧要小得多，当堆载位置为1.5D0时，隧道两侧围压的变化量基本相同;随着隧道埋深的增加，由于隧道顶部土体厚度增加，地面堆载对隧道围压的影响相对减小。地面堆载越大，盾构隧道的沉降、隧道的竖向收敛变形越大;离堆载越远，隧道的沉降、隧道的竖向收敛变形、横向收敛变形越小;当堆载大小不变时，隧道的埋深越大，隧道的竖向收敛变形和沉降越小;土体深层沉降的最大值始终保持在离堆载最近处;与采用干砂相比，采用湿砂时隧道的竖向收敛变形及沉降都明显减小;理论计算结果与室内模型试验结果的趋势非常吻合，数值模拟结果与室内模型试验结果规律比较吻合。 3、采用注浆方法对隧道周边土体进行加固，可以使得隧道在堆载作用下的竖向变形比未加固时的竖向变形减小很多，并且对隧道沉降有一定抑制作用;采用内钢圈与UHPC加固隧道内壁，可以明显降低隧道在堆载作用下的竖向变形，但对隧道沉降影响较小。 |
| 作者： | 张书鸣 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 魏纲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
