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地铁区间隧道原位扩建施工力学行为及扩建参数优化研究
| 论文题名： | 地铁区间隧道原位扩建施工力学行为及扩建参数优化研究 |
| 关键词： | 地铁区间隧道;原位扩建;力学响应;施工工法;掌子面间距;参数优化 |
| 摘要： | 随着城市人口的增长和区域功能的变化，既有地铁站点已不能满足出行和区域经济的发展需求，需要增设或调整部分站点。针对已经施工完成的地铁隧道进行站点增设，通常采用原位扩建的方式对其进行改造处理。本文以重庆地铁九号线邮轮母港站地铁区间隧道为工程背景，利用理论分析、数值计算、正交试验及现场试验等方法，对地铁区间隧道原位扩建工程的施工力学响应规律、隧道原位扩建横纵向影响因素的扰动规律以及扩建参数的优化展开较系统的研究。主要研究内容及成果如下： （1）利用FLAC3D建立隧道实际工况下的三维模型，对隧道扩建过程中围岩及支护的力学响应规律进行研究。研究结果表明，小净距地铁区间隧道原位扩建施工对隧道洞周变形、塑性区面积、中间岩柱变形与应力状态、地表沉降及支护结构受力等影响较大。主要表现为洞周围岩、中间岩柱及其上方区域围岩存在明显的变形叠加现象；中间岩柱侧拱脚应力集中较明显；中间岩柱区域塑性区面积较大；中间岩柱侧初支结构应力较大；隧道扩建施工产生的变形及应力扰动区间较大。 （2）在邮轮母港站地铁区间隧道右线大里程段开展现场试验。通过对比现场试验结果和三维数值模拟结果，得出隧道的围岩压力、锚杆轴力以及拱顶、拱腰变形等变化规律基本一致。结果表明，采用FLAC3D建立三维模型进行地铁区间隧道原位扩建施工力学行为研究具有一定可行性。 （3）利用数值模拟方法对两洞室间横、纵向影响因素（扩建工法、掌子面间距）的扰动程度及规律进行分析，由此得出双洞间相互扰动最小的扩建工法及掌子面间距。结果表明，当依托工程采用CD法进行扩建施工，且控制两洞室掌子面间距为24m（1.8D，D表示扩建隧道洞径）时，两洞室间因扩建施工产生的相互扰动最小。 （4）利用正交试验与数值模拟相结合的方法，得到不同判定依据下各扩建参数影响程度的主次，进而对隧道扩建参数进行优化。研究结果表明，本依托工程扩建参数组合可优化为既有支护拆除长度取4m（0.6D0，D0表示既有隧道洞径），隧道扩挖进尺取1m，隧道扩挖台阶长度取12m（0.9D）。 |
| 作者： | 欧予月 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡居义 |
| 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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