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地铁隧道开挖对地表影响的有限元分析
| 论文题名： | 地铁隧道开挖对地表影响的有限元分析 |
| 关键词： | 地铁大跨度隧道;开挖方法;数值模拟;弹塑性分析 |
| 摘要： | 随着中国城市化进程的不断加快，城市人口密度的日益增加，交通阻塞成为我国许多大城市普遍存在的突出问题。要根本解决交通拥挤问题，合理的开发利用地下空间是一条非常有效的解决途径。目前，许多大城市都将地下空间利用的目光投到地铁的建设上来。建设地下铁道，向地下发展已经成为今后城市发展的一种趋势。 地铁的建设需要修建隧道，隧道工程势必引起地层移动和变形。又由于地铁隧道多经过建筑物密集的地区，地表移动和变形必然对邻近建筑物造成损害，危及它们的安全甚至使其丧失正常使用功能，因此研究隧道工程对地表及周围土体的影响就显得尤为重要。 本文总结了目前国内外地铁隧道工程引起地层移动的研究现状，简要的介绍了土体本构模型理论，并以盾构法施工为例，详细地阐述了隧道开挖过程中地层移动的一般规律；同时探讨了应用二维平面应变模型进行隧道施工过程模拟的常用方法，在“地应力自动释放法”的基础上，利用“施加虚拟支撑力逐步释放法”来实现隧道施工过程中地应力随工序的逐步释放，并且利用ANSYS的APDL参数化设计语言，编制出施加虚拟支撑力的命令，实现了施工过程中应力的逐步释放；最后，针对在Ⅴ～Ⅵ级围岩中修建大跨度地铁隧道所常用的三种开挖方法分别进行了动态施工模拟，通过计算所得的结果，详细分析大跨度隧道施工过程中隧道周围土体的位移场以及围岩应力场、位移场的分布状况。论文得出：在Ⅴ～Ⅵ级围岩中进行隧道开挖，CRD施工法比单、双侧壁导坑法在控制地表沉降和地表水平位移及围岩的拱顶沉降方面都具有较大的优势。 通过运用ANSYS软件及APDL设计语言，编制出隧道施工动态模拟比较理想的方法，将之与工程经验相结合，必能对隧道等地下工程的设计和施工起到促进和帮助作用。本文所得结论对大跨度隧道工程的设计和施工也具有一定的参考性和指导意义。 |
| 作者： | 葛卫娜 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 梁青槐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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