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城区狭小空间盾构侧向始发技术及异形钢套筒力学特性分析
| 论文题名： | 城区狭小空间盾构侧向始发技术及异形钢套筒力学特性分析 |
| 关键词： | 城市地下隧道;盾构施工;侧向始发;异形钢套筒;力学特性 |
| 摘要： | 我国城市地铁建设和发展近年来进展迅速，盾构机掘进施工已成为城市地下隧道建设中高效的方法。然而在城市敏感建筑区进行施工时，采用这种施工方法会对周边环境造成严重破坏，且存在许多施工场地不具备盾构正线始发条件。因此，迫切需要研究关于城市狭小空间盾构侧向始发的新技术来解决这一问题。 本文结合北京地铁昌平线南延工程西土城站至学院路站异形盾构钢套筒始发工程，分析了不同始发方法在本工程中的适应性，选用异形钢套筒补偿始发方案，通过建立数值模型确定了异形钢套筒的设计参数，采用数值模拟和现场监测试验两种方法，对异形钢套筒在盾构始发过程中的力学性能和变形规律进行分析研究。同时，对于异形钢套筒中存在的空腔区域，提出了一种基于BP神经网络理论设计填料配比的新思路，为施工现场填料配比提供了一定的理论支持。本文的主要研究工作和成果如下： （1）对敏感城区狭小空间下地铁盾构侧向始发方案和适应性分析。设计了盾构异形钢环补偿始发方案，实现了在狭小空间内盾构的平行施工，加快了施工进度、节约了成本，降低了安全风险；介绍了盾构异形钢套筒侧向始发的具体施工方案，总结了利用异型钢套筒进行盾构侧向始发的施工工艺和流程，为今后推广应用提供依据。 （2）侧向始发盾构异型钢套筒设计和力学行为分析。通过建立三维有限元仿真模型研究异形钢套筒在施工过程中的应力水平和筒身变形规律，以及不同设计工况下异形钢套筒的受力水平和变形情况，据此为后续其他类似工程提供方案优化设计的参考和借鉴。 （3）异形钢套筒空腔区域内填料配方及应用。遵循“低成本，高效率”的设计原则，基于响应面分析法设计实验，收集试验现场相关数据，基于BP神经网络理论，建立两个神经网络模型分别对不同配比方案下水泥强度进行预测以及根据工程现场所需填料强度反向对配比设计中水泥含量进行预测，为实际工程应用的固化剂配比提供指导性建议，减少后续类似方案的工作量避免资源浪费。 （4）盾构侧向始发异型钢套筒受力变形监测与分析。通过对双线始发盾构异形钢套筒的受力监测和分析，验证了异形钢套筒设计的可靠性，为今后类似工程提供了参考。 |
| 作者： | 赵泽宇 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 黄明利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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