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隧道开挖引起的地层变形及其对地下管线的影响分析
| 论文题名： | 隧道开挖引起的地层变形及其对地下管线的影响分析 |
| 关键词： | 隧道开挖;地层变形;管线变形;弹性地基梁;有限差分法 |
| 摘要： | 随着城市建设规模的不断扩大，城市地下隧道的开挖及管线的埋设在地下空间的利用上越来越重要。作为生命线工程，城市地下管线被埋在较浅地层。而为缓解不断紧张的城市交通压力，地下交通工程也取得了显著发展。在不久的将来，我国各城市还将兴建许多城市地下铁道建筑。地下铁道建筑的施工，将不可避免的影响到周围地层以及上部既有管线，严重者甚至会造成地层塌落、管线弯曲破裂等工程事故的发生。已有研究结果不能够充分解决实际工程面临的问题，因此，地下隧道开挖对周围地层及上部既有管线变形性能的影响，仍是当今学术界亟待解决的课题。 本文在前人研究基础上，对隧道开挖引起的地层损失和上部既有管线的影响进行了解析研究，并采用有限差分法对管线的变形和内力进行了计算。本文主要研究成果和结论如下： (1)本文分析了隧道开挖引起的地层变形机理，指出地层变形与隧道施工方法、隧道埋深、地下水以及地层损失等因素有重要关系。 (2)本文分析总结了Peck公式的不足，提出了一种新的描述隧道开挖引起的地层变形的经验公式，该公式能考虑地层沉降曲率和范围的影响。 (3)采用本文曲线，本文将管线视作弹性地基上的梁，考虑地层-管线相互作用，得出管线变形的微分控制方程，然后采用有限差分法求解该方程，并由此得到管线的内力。本文研究结果和已有解析成果的对比表明，二者吻合良好，这说明本文所提公式和研究方法是正确的。接着，采用本文方法进行了参数分析，重点研究了隧道开挖对管线内力和变形的影响，得出管线的应力应变与地层变形曲率参数n、管土刚度比参数k、沉降范围参数i以及地层最大沉降值Smax有关。 (4)针对管线受隧道开挖的影响，本文分别给出了地下柔性管线和刚性管线的安全性判别方法以及评价标准，并提出管线沉降曲率半径的本文解法，为以后进行管线安全性评价提供基础。 |
| 作者： | 马亚航 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 刘齐建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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