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土-岩过渡段TBM隧道衬砌结构纵向稳定性研究
| 论文题名： | 土-岩过渡段TBM隧道衬砌结构纵向稳定性研究 |
| 关键词： | 地铁盾构隧道;土-岩过渡地层;衬砌结构;管片接头;抗弯力学行为;纵向稳定性;病害防治 |
| 摘要： | 近年来，城市化进程不断加快，城市地铁交通系统逐渐成为了保证城市可持续发展，解决出行问题、用地问题，合理规划与开发城市地下空间的重要手段。伴随着越来越多的城市地铁投入建设与运营，TBM隧道在地层中的纵向稳定性问题渐渐凸显，尤其是在隧道结构穿越软硬不均的复合地层中。因此，本文依托重庆轨道五号线区间隧道工程，以土-岩过渡此类特殊复合地层条件为研究对象，对TBM隧道衬砌结构的计算模型理论、接头抗弯力学行为以及纵向稳定性规律展开了研究。主要内容包括： （1）分析了既有盾构隧道衬砌结构计算模型理论，考虑计算模型的管片接头效应以及结构纵向空间受力特征，结合土-岩过渡段地层的不均匀性状况与衬砌结构纵向稳定性的研究需求，构建了壳-弹簧-接触计算模型，并细化了土-岩过渡段衬砌结构的荷载系统。 （2）建立外径6.6m级TBM隧道管片接头三维有限元模型，研究不同轴力及弯矩荷载下管片接头处的抗弯力学行为以及一些特殊部位的受力变化特征。并阐明了轴力与弯矩对接头转角、接缝张开量、螺栓拉应力及管片端部混凝土压应力的影响规律。最后，采用切线法原理确定接头抗弯刚度K?的取值，验证了弯矩增大对接头抗弯刚度的减弱作用及轴力施加的加强作用。 （3）基于壳-弹簧-接触理论建立了TBM隧道衬砌结构纵向稳定性分析模型，探究了地层条件及结构自身装配形式对过渡段TBM隧道衬砌结构纵向稳定性的影响规律。针对过渡段长度、地层抗力系数、侧压力系数、地层差异等因素分析了衬砌结构的内力与变形状况，并细化了各因素影响作用效果；对比分析了结构自身不同装配条件下的承载力性能后，提出了土-岩过渡软硬不均地层中管片结构的有利装配建议；最后凭借实际工程监测数据对比了数值模拟结果，验证了模型的可靠性。 （4）对TBM隧道衬砌结构的稳定性问题进行总结分析，并归纳为衬砌结构表观病害以及衬砌结构纵向变形，对其产生诱因、恶化效应进行了阐述，并提出了对应的防治措施，为隧道安全建设及正常运营状态下的修复、养护提供了经验。 |
| 作者： | 鄢玉鑫 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 韦良文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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