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主城区大断面硬岩隧道开挖引起地表沉降规律研究
| 论文题名： | 主城区大断面硬岩隧道开挖引起地表沉降规律研究 |
| 关键词： | 大断面隧道;硬岩开挖;现场监测;数值试验;地表沉降 |
| 摘要： | 大规模的城市地下工程建设，不仅要解决好地下工程稳定性科学问题，同时要解决好地下工程与地面建筑物、公共基础设施的相互影响问题，特别是在人口密集、地面交通繁忙、地下管线密布的主城区下进行地下工程建设，要解决的最突出的问题之一就是如何减少地下工程开挖引起的地表变形，达到减少施工对地面设施负面影响的目的。青岛地层岩性以花岗岩为主，上覆浅层第四纪松散土，地下水主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，水量不大，但构造带处局部富集，分布不均匀。本文针对上述特点，采用现场监测、数值试验和理论分析方法，对主城区下大断面硬岩浅埋隧道开挖引起地表沉降的规律进行了研究。 通过实际现场监测，总结归纳了青岛城区浅埋隧道开挖引起地表沉降特征，提出了青岛地区不同地质条件下浅埋隧道开挖引起地表沉降的5种模式。针对青岛城区隧道中的硬岩开挖，设计了数值模拟试验方案，建立了数值试验模型，并结合上下台阶法和下导洞超前全断面法两种施工工艺的不同工况进行了模拟试验；针对岩体存在节理情况下，进行了隧道全断面开挖引起地表沉降模拟试验。结果表明，地表沉降形态出现偏态性。 提出了考虑节理倾角、节理迹长和节理间距的随机介质理论预测地表最终沉降模型。建立了垂直节理、倾斜节理和斜缝节理理论分析模型，推导了三种(垂直节理、倾斜节理和斜缝节理)节理情况下的地表沉降概率和预计公式，研究了不同模型的影响角和影响范围。结果表明，节理岩体硬岩浅埋隧道开挖引起第n层岩块沉降概率符合离散的二项分布，且地表沉降形态具有偏态性。 改进了考虑时间过程的随机介质理论预测地表沉降公式。基于随机介质理论和高等微积分理论，考虑了节理倾角、节理迹长和节理间距等节理要素，结合不同开挖速度、时间过程和施工工艺，推导并建立了改进的随机介质理论预测节理岩体浅埋隧道开挖引起地表沉降过程的公式。通过现场实测数据与理论推导公式的比较，完善了所提出的理论。 |
| 作者： | 袁长丰 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王旭春 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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