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城市地铁群洞隧道施工地表沉降研究
| 论文题名： | 城市地铁群洞隧道施工地表沉降研究 |
| 关键词： | 地表沉降;城市地铁;群洞隧道施工;数值模拟;突变大断面;有限元数值模拟 |
| 摘要： | 在城市地下工程中，隧道的施工都会不可避免地产生地表沉降、建筑物不均匀沉降等对环境的负面影响，这种现象在修建突变大断面地铁群洞隧道时表现得尤为突出。由于城市地铁周边地面建筑物和各种地下管线众多，往往对隧道施工产生的地表沉降有着严格的限制要求，因此，对隧道地表沉降做出较为准确的预测和采取相应的控制地表沉降的措施就显得十分重要。本文以北京地铁五号线和平西桥站～北土城东路站区间突变大断面群洞隧道施工对地表沉降为研究课题，以大型通用软件ANSYS进行有限元数值模拟计算为研究手段，着重研究群洞隧道施工过程中地表沉降的规律、群洞隧道施工方案的优化及地表沉降的影响因素等。 地表之所以产生沉降，是因为发生了地层损失。在隧道施工所引起的地表沉降的预计中，合理地模拟隧道的开挖支护过程以及各种支护措施的力学效果是至关重要的。本文建立以地表沉降为目标函数，结合动态规划原理，通过有限元数值模拟计算，分别得出了单线隧道典型的地表沉降曲线图和双线隧道地表沉降分布云图。对于平行双线隧道，一侧隧道的施工对另一侧隧道的地表沉降会产生不同程度的影响。 在隧道的开挖过程中，隧道结构的拱肩及拱腰处承受了较大的应力，在隧道的拐角处会出现较为明显的应力集中现象。在施工的过程中应加强对这些不利于隧道结构稳定性的部位的监控量测；在必要的情况下，应增强加固区的刚度和强度，适当提高和改善隧道结构的设计参数。 突变大断面隧道的过渡是变截面隧道施工的关键技术，在施工的过程中宜采用从小断面以喇叭口方式扩挖至大断面。为保证安全过渡到大断面，应采取超前护顶稳扎稳打、步步成环的可靠施工方法。 双连拱隧道是作为道岔区间大断面隧道过渡到正线隧道及联络线隧道的一种过渡断面。在施工的过程中，可以将中洞法改为双洞法进行施工。本文从施工进度和隧道的安全性等角度对两种施工工法进行了计算和比较，最后确定采用双洞法施工双连拱隧道。对于双连拱隧道和标准断面的转换，通过三维数值模拟计算所得结果，分析和比较了两种施工工序下的地表沉降及隧道结构的受力情况，最终确定该处转化采用的施工工序为从双连拱隧道转入标准断面隧道。 仰拱的设置对维护隧道结构的整体稳定性具有重要的作用，它不仅提高了隧道施工的安全性，而且提高了隧道长期使用的耐久性。在隧道施工过程中，应及时修筑仰拱，尽早封闭衬砌环。 影响围岩稳定性的主要因素有地质情况、隧道断面尺寸、隧道扁平率和隧道的埋深等等。 |
| 作者： | 夏志强 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 高波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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