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超大直径盾构隧道施工的影响分析
| 论文题名： | 超大直径盾构隧道施工的影响分析 |
| 关键词： | 盾构隧道;施工参数;地表沉降;数值模拟 |
| 摘要： | 随着城镇化步伐加快，大量人口涌入城市，城市人口密度的急剧增加给城市地面交通带来了巨大压力。地下隧道的建设成为了有效缓解措施。盾构法因其独特优势成为了城市地下隧道建设的首选方案，近年来为满足使用需求，新建隧道穿越既有隧道工程日益增多的同时新建隧道又朝着超大直径的方向发展。 由于地下结构变形是地层与结构相互作用影响的结果，因此在研究盾构下穿施工过程对土层及既有隧道产生的影响前，本文结合工程背景中三种典型地质条件，建立数值模型模拟盾构隧道施工全过程，对不同地质条件下地层变形进行对比分析异同点，其中针对研究较为成熟的粘土地质条件下的数值模型通过经验解及理论解析解验证了模型的可靠性。在研究地质条件影响地层变形的基础上，对复合地质条件下超大直径盾构隧道以不同相交角度下穿施工对既有隧道产生的影响进行了整体分析及单一叠交环分析。最后，为了探明在理论分析中提出的对地表位移产生重要影响的施工参数在下穿过程中对既有隧道及地层的影响，通过单因素控制变量法改变两重要施工参数取值，研究了新建隧道下穿既有隧道施工时产生的包括地表、地层位移及既有隧道沉降在内的影响。 通过研究得到以下结论： （1）三种地质条件下地表沉降曲线及沿掘进方向侧移曲线均关于新建盾构隧道轴线对称分布。复合地质条件下地表沉降区域外发生了隆起，地层中沉降区域主要位于拱顶外侧的全风化岩地层中，沿新建隧道掘进方向反向的侧移区域位于掘进面上半区域及隧道拱顶外围土层。 （2）复合地质中新建超大直径盾构隧道以不同相交角度下穿施工时，在相交角度15°~75°工况下既有隧道竖向位移呈不对称分布，靠近盾构机掘进一侧隆起值较大且最大沉降值偏离新建隧道轴线，但随着施工步发展，竖向位移的不均匀程度逐渐减小；新建隧道与既有隧道的相交角度越大拱底最大隆起值、最终达到稳定的轴力越大，而最大沉降值、叠交环管片变形越小。 （3）泥水压力对地表沿掘进方向位移产生的影响较大，而注浆压力对新建盾构隧道周围地层竖向位移的影响较大；在本工程背景条件下，将泥水压力控制在236.25kPa~315kPa范围内对既有隧道的影响较小，在盾尾通过叠交环2倍直径之后适当减小注浆压力能减小叠交环沉降。 |
| 作者： | 杨荟斯 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王峥峥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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