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盾构盾构施工下穿既有铁路引起地表沉降与数值模拟

收藏本文 2024-04-04 点赞:5638 浏览:14271 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着城市现代化水平的不断提升,地下轨道交通呈现快速进展的走势,盾构法作为目前国内城市地铁隧道建设的一种重要施工策略,同其它施工策略一样,由施工引起的地表沉降及其对周边环境的影响已成为盾构法施工的一个重要不足。本论文以天津地铁三号线铁东路站~北站盾构区间隧道为背景,对盾构施工穿越既有铁路引起的地表沉降、深层土体位移以及和应力分布规律进行了探讨。根据盾构工法施工特点,制定了合理的监测案例,并针对施工现场地表沉降、深层土体位移等项目进行了现场实测,得到了有效的实测数据;在此基础上,结合现场监测数据及各项施工参数设置,采取ANSYS有限元浅析软件对隧道下穿既有铁路的施工历程进行了动态仿真模拟。通过数值模拟与实测数据的比较浅析,结果表明:沿隧道轴线方向测点受施工影响地表沉降变化最大,在盾构机通过至脱离测点阶段,地表沉降达最大值,水平方向测点地表沉降随着与隧道轴线距离的增大而减小,对于双线隧道施工,后建隧道对先建隧道的土体扰动影响较大;盾构掘进对深层岩土体位移的影响主要分为接近、穿越以及远离测点3个阶段,土体位移随测点埋深的增加而增大,隧道周围的岩土体位移变化最大;对于深层土体应力的变化,在盾构接近和穿越监测断面阶段,隧道拱顶和拱底土体应力值变化较大,对应隧道埋深层的土体位移较大,深层土体应力值由上至下逐渐增大。关键词:盾构隧道论文地表沉降论文土体位移论文现场实测论文数值模拟论文

    摘要2-3

    ABSTRACT3-8

    第1章 绪论8-17

    1.1 课题的探讨背景及作用8-10

    1.2 国内外探讨近况10-16

    1.2.1 传统策略的探讨10-14

    1.2.2 数值策略的探讨14-16

    1.3 本论文的主要内容及探讨策略16-17

    第2章 监测案例的设计17-30

    2.1 盾构法施工技术17-23

    2.1.1 盾构机及其施工原理17-20

    2.1.2 盾构机的开挖效应20-22

    2.1.3 盾构法的沉降机理22-23

    2.2 监测案例的设计23-29

    2.2.1 监测案例的设计原则23-24

    2.2.2 监测目的及作用24-25

    2.2.3 监测内容25-26

    2.2.4 测点布设26-28

    2.2.5 信息反馈28-29

    2.3 本章小结29-30

    第3章 现场监测结果及施工制约30-41

    3.1 现场监测30-32

    3.1.1 人工监测项目30-31

    3.1.2 自动化监测项目31-32

    3.2 监测结果32-37

    3.2.1 盾构掘进历程中的地表沉降32-34

    3.2.2 深层土体的垂直沉降34-36

    3.2.3 深层土体的水平位移36-37

    3.3 施工制约37-40

    3.3.1 盾构推力制约37-38

    3.3.2 土仓压力制约38

    3.3.3 注浆制约38-39

    3.3.4 其它制约39-40

    3.4 本章小结40-41

    第4章 盾构穿越既有铁路的地表沉降有限元模拟41-60

    4.1 工程概况41-43

    4.1.1 工程概述41-42

    4.1.2 工程地质42-43

    4.1.3 水文条件43

    4.2 有限元模拟43-53

    4.2.1 土体的本构模型44-47

    4.2.2 隧道施工力学47-49

    4.2.3 简化计算模型49-50

    4.2.4 既有线列车附加荷载50-52

    4.2.5 有限元模型52-53

    4.3 盾构穿越既有铁路的地表沉降浅析53-59

    4.3.1 数值计算结果54-55

    4.3.2 隧道纵向地表位移浅析55-57

    4.3.3 隧道横向地表位移浅析57-59

    4.3.4 结论及倡议59

    4.4 小结59-60

    第5章 盾构下穿对深层土体位移及应力的影响60-66

    5.1 概述60

    5.2 深层土体位移60-64

    5.2.1 不同位置的影响61-62

    5.2.2 不同埋深的影响62-63

    5.2.3 土体水平位移63-64

    5.3 深层土体应力64-65

    5.4 小结65-66

    第6章 结论与展望66-68

    6.1 结论66-67

    6.2 展望67-68

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