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盾构隧道施工的环境效应影响研究
| 论文题名： | 盾构隧道施工的环境效应影响研究 |
| 关键词： | 地下管线;砌体结构;土体损失;安全评价;控制措施;地基模型;盾构施工;软土地区;隧道施工 |
| 摘要： | 盾构施工是在软土地区修建隧道的主要手段之一.隧道施工不可避免会引起土体扰动,进而对周围结构物产生危害.本文主要对盾构隧道施工引起的土体附加应力及其对邻近地下管线、桩基和地面建筑物的影响进行分析,并提出了相应的安全性判别标准和防治措施.本文主要研究工作如下: (1)对盾构掘进引起的土体附加应力进行分析.利用Mindlin公式,推导盾构掘进面压力引起的土体附加应力的三维计算公式和分布规律；考虑剪切力的影响,运用圆孔扩张一剪切理论计算盾构刀盘切削力在开挖平面内引起的附加应力计算公式.应用镜像法原理,推导盾尾建筑空隙引起的土体移动所产生的附加应力计算公式.运用圆孔扩张理论分析注浆压力引起的土体附加应力和塑性区范围.结合某盾构隧道实例,运用有限元计算程序对上述理论计算公式进行比较验正,并分析了各种附加应力的分布规律和影响范围. (2)对邻近地下管线受盾构隧道施工的影响进行分析.采用Loganathan公式计算土体竖向位移,基于Winkler地基模型,推导地下管线由于隧道开挖引起的弯矩、应力和应变计算公式,并进行相关算例分析和有限元验证.建立盾构推进过程的三维有限元模型,并对盾构掘进面距管线的距离、管线和隧道的相对埋深等参数的敏感性进行分析.利用刚性管线的应力判别法和承插接口管线的接缝张开值判别法对地下管线的安全性进行判别,最后总结地下管线的保护措施. (3)对邻近桩基受盾构隧道施工的影响进行分析.盾构推进对邻近桩基的影响可分为到达前的加压阶段和离开后的卸荷阶段.基于Winkler地基模型,应用土体损失产生的侧向附加应力,计算卸荷阶段桩基的侧向受力；采用Loganathan公式计算桩周土体的竖向位移,基于Winkler地基模型,计算卸荷阶段桩基的轴向受力和变形.建立三维有限元模型,对加压阶段掘进面压力引起的桩基变形和附加弯距进行分析,并对相关参数的敏感性进行分析；对卸荷阶段土体损失引起的桩基附加轴力和弯距进行分析,并对相关参数的敏感性进行分析. (4)对地面框架结构和砌体结构受隧道施工的影响进行分析.考虑建筑物的刚度和自重,建立隧道下穿地面建筑物的三维有限元模型；分析地表变形受既有建筑物的影响；分析隧道施工对地面框架结构变形和受力的影响；分析隧道施工对地面砖混砌体房屋的影响,并对其处于地表沉降曲线不同位置的情况进行比较分析.总结建筑物的损害形式、安全性判别标准与控制措施. |
| 作者： | 王涛 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 徐日庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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