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软土地区管幕隧道开挖面稳定与隧道变形研究
| 论文题名： | 软土地区管幕隧道开挖面稳定与隧道变形研究 |
| 关键词： | 管幕隧道;软土地区;开挖面稳定;隧道变形;土体位移 |
| 摘要： | 管幕法因其灵活的断面形状选择、大断面面积以及施工过程中对周围环境影响小的优点而被广泛应用于浅埋暗挖隧道建设中。工程人员在软土地区常采用箱涵顶进配合管幕法进行隧道施工以维持开挖面稳定、减小隧道变形；已有模型试验和数值模拟对箱涵—管幕隧道施工中隧道开挖面稳定性和变形问题进行了一定程度的研究，提出相对应的简化计算方法。随着管幕法在大陆地区进一步的推广，目前还未有关于自由断面条件下管幕隧道开挖面稳定性和变形问题的探究。本文以动员强度设计法和结构—土相互作用理论为手段，分别针对自由断面管幕隧道开挖面稳定性和隧道开挖变形问题进行研究。 依据前人模型试验和数值模拟观测结果，提出符合工程实际的管幕隧道开挖面土体运动机制和土体位移场。基于动员强度设计法建立无水平加固体的隧道开挖面稳定性分析简化计算方法并借助非连续优化布局法验证其正确性。随后将结构—土相互作用引入其中，建立含有水平加固体的隧道开挖面稳定性分析简化计算方法。最后对影响开挖面稳定性的三类因素进行参数分析，提出高效经济的自由断面管幕隧道开挖面稳定加固方法。 依据前人模型试验并结合数值模拟拟合结果，提出符合工程实际的矩形隧道横截面土体运动机制和土体位移场，建立无衬砌隧道横截面地表沉降分析算法。随后将管幕支护结构简化为双面弹性地基梁模型，建立管幕隧道截面收缩分析算法。以管幕与隧道外围土体相互作用为桥梁联合以上两个算法，建立管幕隧道开挖变形分布预测简化计算方法并借助Flac3D验证其正确性。最后对影响管幕隧道开挖变形分布的三类因素进行参数分析，提出高效经济的抑制隧道开挖变形的加固方法。 将本文所建立的简化计算方法应用于上海软土地区一管幕隧道开挖过程中，分别分析其开挖面稳定性、预测开挖变形分布，现场实测证明本文所建立简化计算方法具有较强的工程应用价值。 |
| 作者： | 高天成 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刁钰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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