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大直径泥水盾构隧道施工地层响应分析
| 论文题名： | 大直径泥水盾构隧道施工地层响应分析 |
| 关键词： | 隧道工程;盾构施工;地表沉降;地层变形;数值模拟 |
| 摘要： | 城市轨道交通的快速发展使得盾构法施工技术得到了广泛应用。本文针对目前盾构施工数值模拟方法的不足以及盾构施工引发地层变形研究存在的问题，利用Flac3D有限差分软件，对北京地下直径线大直径泥水盾构隧道进行了数值模拟研究，结合理论分析和现场监测数据，详细分析了盾构施工引发的地表沉降和地层变形规律，以期为类似工程的建设提供可靠的数据支持和借鉴。本文主要研究工作与结论如下: (1)针对北京地下直径线盾构隧道工程，详细分析了盾构法施工引起地层变形的因素，改进了盾构施工数值模拟方法，建立了综合反映各种因素影响的盾构施工数值计算模型。 (2)采用建立的数值计算模型，模拟了北京地下直径线盾构施工过程，结果表明:盾构掘进引起地层变形的发展过程可明显分为5个阶段，盾构通过阶段和盾尾脱出阶段的变形控制最为重要;盾构掘进引起地表沉降的纵向影响范围约为刀盘前方1.5倍洞径以及工作面后方2.5倍洞径;横向影响范围约为4倍洞径，隧道轴线10m范围内是主要影响区域;越靠近拱顶，地层变形越大，先行沉降越小;建筑间隙致使先前外挤的土体产生“回弹现象”，盾尾脱出时隧道两侧地层的水平位移值变小，地层水平位移最大值出现在盾构中心位置附近;隧道周围约1倍洞径范围内的地层应力重分布比较明显。本文分析论证了盾构掘进引起地层变形的三维扩散分布形态与规律。 (3)通过对比分析现场监测数据，验证了计算模型建立与计算参数选取的合理性。进一步分析了其他现场监测数据，得出的主要结论如下:不同地层条件下盾构掘进引起的沉降量有明显区别;盾构掘进过程中围岩压力和土压力计的读数历程可分为初始状态、注浆影响区、砂浆固结区、水土压力上升四个阶段;隧道周围地表有建筑物时，管片受力出现明显偏压。 (4)用Peck公式对不同监测断面的地表沉降进行了拟合，拟合精度参数R2平均为0.85、地层损失率VL为0.282％、沉降槽宽度参数K为0.457，验证了北京地下直径线盾构掘进引起的地表沉降符合Peck公式规律。 |
| 作者： | 秦世朋 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张成平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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