大直径盾构隧道施工引起的地层变形研究
发布时间：2022-10-29 19:55
随着城镇化进程加快、城市群都市圈的发展、国家大通道建设计划的实施,我国将继续加大基础设施建设,进一步完善铁路网、公路网和城市轨道交通网络,这些为我国隧道及地下工程的发展带来了前所未有的契机。在隧道和地下工程的修建中,盾构以其快速、安全、环保的特点已成为隧道建设的最主要方法。近年来,随着现代盾构装备技术水平的不断进步和运营发展的需要,盾构法隧道工程技术已向大断面、大深度、长距离的方向发展。随着盾构机直径的增加,土体一次性开挖面积增大,对周围土体的扰动范围和程度增大,面临的地质条件越来越复杂,对地层变形的要求也越来越高,能否保证地层变形在允许范围内是大直径盾构隧道成败的关键。本文依托国家重点基础研究发展计划项目“高水压越江海长大盾构隧道工程安全的基础研究”（2015CB057803）,以大直径盾构施工中的地层变形为研究对象,采用现场实测数据统计分析、地层变形理论分析、数值模拟等手段,研究了大直径盾构隧道施工引起的地层变形。主要研究内容和成果为:（1）系统回顾了国内外盾构隧道施工引起地层变形的研究现状,归纳了盾构隧道施工引起地层变形的研究方法,探讨了已有研究成果和存在的不足,明确了主要研究内...
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 盾构隧道施工引起地层变形的国内外研究现状
1.2.1 经验公式法
1.2.2 理论分析法
1.2.3 模型试验法
1.2.4 数值模拟法
1.2.5 其他方法
1.3 存在的主要问题
1.4 主要研究内容及技术路线
第二章 大直径盾构隧道施工引起地层损失率和沉降槽宽度系数的取值及规律分析
2.1 引言
2.2 实测数据的收集与处理
2.2.1 实测数据的处理
2.2.2 实测数据的统计分析
2.2.3 实测数据统计结果的讨论
2.3 影响因素分析
2.3.1 地面最大沉降的影响因素分析
2.3.2 地层损失率的影响因素分析
2.3.3 地面沉降槽宽度系数影响因素分析
2.4 本章小结
第三章 考虑泥浆容重、土体软化及不均匀分布和环向消散的大直径盾构地层变形公式的修正
3.1 引言
3.2 大直径盾构掘进施工阶段受力分析及基本假定
3.3 大直径盾构掘进施工阶段引起的地层变形
3.3.1 Mindlin基本解
3.3.2 考虑泥浆容重影响的盾构正面附加推力引起地层变形
3.3.3 考虑土体软化及不均匀分布的盾壳摩擦力引起地层变形
3.3.4 考虑环向消散的盾尾注浆压力引起地层变形
3.3.5 地层损失引起的地层变形
3.3.6 大直径盾构掘进施工阶段引起的总地层变形
3.4 大直径盾构引起地层变形修正公式的算例验证
3.4.1 算例1
3.4.2 算例2
3.5 本章小结
第四章 考虑土体自重和开挖卸荷效应及浮力影响的大直径盾构隧道土体移动收敛模型
4.1 引言
4.2 镜像法原理
4.3 考虑土体自重和开挖卸荷效应的大直径盾构土体移动收敛模型
4.3.1 大直径盾构盾尾周围土体均匀竖向移动收敛模型
4.3.2 大直径盾构盾尾周围土体不均匀竖向移动收敛模型
4.3.3 大直径盾构土体移动收敛模型算例验证
4.3.4 大直径盾构移动收敛模型参数敏感性分析
4.4 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型
4.4.1 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型的理论求解
4.4.2 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型的算例验证
4.4.3 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型的参数敏感性分析
4.5 本章小结
第五章 大直径盾构隧道施工对地层变形影响的数值分析
5.1 引言
5.2 工程概况
5.2.1 工程简介
5.2.2 工程地质与水文地质
5.3 大直径盾构隧道施工对地层变形影响的数值模拟
5.3.1 模型建立
5.3.2 模型验证
5.3.3 模型结果分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机场理论的双线盾构隧道地层变形分析[J]. 李健斌,陈健,罗红星,程红战,胡之锋,黄珏皓,张善凯. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[2]软土盾构隧道近距离穿越既有地铁影响数值分析[J]. 丁智,吴云双,张霄,陈凯. 中南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]砂土地层地铁盾构隧道施工对地层沉降影响的模型试验研究[J]. 王海涛,金慧,涂兵雄,张景元. 中国铁道科学. 2017(06)
[4]考虑多因素的类矩形盾构施工引起土体竖向位移研究[J]. 魏纲,张鑫海,徐银锋. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[5]软土地层盾尾注浆压力引起的地面隆起分析[J]. 吴昌胜,朱志铎. 隧道建设. 2017(09)
[6]小净距隧道群下穿既有运营隧道离心模型试验研究[J]. 金大龙,袁大军,韦家昕,李兴高,陆平. 岩土工程学报. 2018(08)
[7]基于数据挖掘的隧道围岩变形响应预测与动态变更许可机制[J]. 贺鹏,李术才,李利平,张乾青,许振浩. 岩石力学与工程学报. 2017(12)
[8]长春地层地铁隧道施工的Peck公式改进[J]. 郑馨,麻凤海. 地下空间与工程学报. 2017(03)
[9]超大直径泥水式盾构施工地层变形规律研究[J]. 房倩,王剑晨,刘翔,宋瑞刚. 现代隧道技术. 2017(03)
[10]地铁施工诱发地表最大沉降量估算及规律分析[J]. 朱才辉,李宁. 岩石力学与工程学报. 2017(S1)
博士论文
[1]超大直径土压平衡盾构最佳施工参数匹配研究[D]. 羌培.上海大学 2015
[2]透水砂层泥水平衡盾构开挖面失稳破坏机理研究[D]. 刘泉维.北京交通大学 2014
[3]大直径土压平衡盾构引起的地表变形及掘进控制技术研究[D]. 郭玉海.北京交通大学 2014
[4]西安地铁黄土地层中盾构隧道地表沉降控制理论与技术[D]. 颜治国.中国矿业大学(北京) 2012
[5]盾构施工引起地基移动与近邻建筑保护研究[D]. 马可栓.华中科技大学 2008
[6]地铁隧道盾构施工诱发地层移动机理分析与控制研究[D]. 柳厚祥.西安理工大学 2008
[7]盾构隧道的环境效应及结构性能研究[D]. 齐静静.浙江大学 2007
[8]多圆盾构施工扰动土体位移场特性及其控制技术研究[D]. 孙统立.同济大学 2007
[9]城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究[D]. 施成华.中南大学 2007
[10]隧道施工引起地层位移及建筑物变形预测的实用方法研究[D]. 韩煊.西安理工大学 2007
硕士论文
[1]南宁地铁盾构隧道施工引起的地表沉降规律研究[D]. 李弈杉.广西大学 2016
[2]北京某商业区浅埋暗挖通道开挖沉降规律的研究[D]. 马从铭.中国地质大学(北京) 2016
[3]成都地铁砂卵石层盾构开挖引起的地表沉降规律分析[D]. 杨期祥.西南交通大学 2016
[4]合肥地铁盾构法施工引起地表沉降的分析与数值模拟[D]. 代朋飞.安徽建筑大学 2016
[5]Peck公式在合肥地区的适用性分析及临近既有深基础盾构施工地面沉降研究[D]. 徐小马.合肥工业大学 2016
[6]西安地铁浅埋暗挖法施工地层变形研究[D]. 李洋.长安大学 2015
[7]南京地铁隧道盾构法施工地表沉降数值模拟研究[D]. 卢昌龙.安徽理工大学 2014
[8]盾构法施工隧道监测监控技术研究[D]. 梅逸飞.武汉理工大学 2013
[9]地铁浅埋暗挖施工引起地表沉降规律研究[D]. 荆龙飞.西安建筑科技大学 2013
[10]北京地铁浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律的研究[D]. 李继升.中国地质大学(北京) 2012
本文编号：3698322
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 盾构隧道施工引起地层变形的国内外研究现状
1.2.1 经验公式法
1.2.2 理论分析法
1.2.3 模型试验法
1.2.4 数值模拟法
1.2.5 其他方法
1.3 存在的主要问题
1.4 主要研究内容及技术路线
第二章 大直径盾构隧道施工引起地层损失率和沉降槽宽度系数的取值及规律分析
2.1 引言
2.2 实测数据的收集与处理
2.2.1 实测数据的处理
2.2.2 实测数据的统计分析
2.2.3 实测数据统计结果的讨论
2.3 影响因素分析
2.3.1 地面最大沉降的影响因素分析
2.3.2 地层损失率的影响因素分析
2.3.3 地面沉降槽宽度系数影响因素分析
2.4 本章小结
第三章 考虑泥浆容重、土体软化及不均匀分布和环向消散的大直径盾构地层变形公式的修正
3.1 引言
3.2 大直径盾构掘进施工阶段受力分析及基本假定
3.3 大直径盾构掘进施工阶段引起的地层变形
3.3.1 Mindlin基本解
3.3.2 考虑泥浆容重影响的盾构正面附加推力引起地层变形
3.3.3 考虑土体软化及不均匀分布的盾壳摩擦力引起地层变形
3.3.4 考虑环向消散的盾尾注浆压力引起地层变形
3.3.5 地层损失引起的地层变形
3.3.6 大直径盾构掘进施工阶段引起的总地层变形
3.4 大直径盾构引起地层变形修正公式的算例验证
3.4.1 算例1
3.4.2 算例2
3.5 本章小结
第四章 考虑土体自重和开挖卸荷效应及浮力影响的大直径盾构隧道土体移动收敛模型
4.1 引言
4.2 镜像法原理
4.3 考虑土体自重和开挖卸荷效应的大直径盾构土体移动收敛模型
4.3.1 大直径盾构盾尾周围土体均匀竖向移动收敛模型
4.3.2 大直径盾构盾尾周围土体不均匀竖向移动收敛模型
4.3.3 大直径盾构土体移动收敛模型算例验证
4.3.4 大直径盾构移动收敛模型参数敏感性分析
4.4 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型
4.4.1 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型的理论求解
4.4.2 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型的算例验证
4.4.3 考虑浮力作用的大直径盾构土体移动收敛模型的参数敏感性分析
4.5 本章小结
第五章 大直径盾构隧道施工对地层变形影响的数值分析
5.1 引言
5.2 工程概况
5.2.1 工程简介
5.2.2 工程地质与水文地质
5.3 大直径盾构隧道施工对地层变形影响的数值模拟
5.3.1 模型建立
5.3.2 模型验证
5.3.3 模型结果分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机场理论的双线盾构隧道地层变形分析[J]. 李健斌,陈健,罗红星,程红战,胡之锋,黄珏皓,张善凯. 岩石力学与工程学报. 2018(07)
[2]软土盾构隧道近距离穿越既有地铁影响数值分析[J]. 丁智,吴云双,张霄,陈凯. 中南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]砂土地层地铁盾构隧道施工对地层沉降影响的模型试验研究[J]. 王海涛,金慧,涂兵雄,张景元. 中国铁道科学. 2017(06)
[4]考虑多因素的类矩形盾构施工引起土体竖向位移研究[J]. 魏纲,张鑫海,徐银锋. 岩石力学与工程学报. 2018(01)
[5]软土地层盾尾注浆压力引起的地面隆起分析[J]. 吴昌胜,朱志铎. 隧道建设. 2017(09)
[6]小净距隧道群下穿既有运营隧道离心模型试验研究[J]. 金大龙,袁大军,韦家昕,李兴高,陆平. 岩土工程学报. 2018(08)
[7]基于数据挖掘的隧道围岩变形响应预测与动态变更许可机制[J]. 贺鹏,李术才,李利平,张乾青,许振浩. 岩石力学与工程学报. 2017(12)
[8]长春地层地铁隧道施工的Peck公式改进[J]. 郑馨,麻凤海. 地下空间与工程学报. 2017(03)
[9]超大直径泥水式盾构施工地层变形规律研究[J]. 房倩,王剑晨,刘翔,宋瑞刚. 现代隧道技术. 2017(03)
[10]地铁施工诱发地表最大沉降量估算及规律分析[J]. 朱才辉,李宁. 岩石力学与工程学报. 2017(S1)
博士论文
[1]超大直径土压平衡盾构最佳施工参数匹配研究[D]. 羌培.上海大学 2015
[2]透水砂层泥水平衡盾构开挖面失稳破坏机理研究[D]. 刘泉维.北京交通大学 2014
[3]大直径土压平衡盾构引起的地表变形及掘进控制技术研究[D]. 郭玉海.北京交通大学 2014
[4]西安地铁黄土地层中盾构隧道地表沉降控制理论与技术[D]. 颜治国.中国矿业大学(北京) 2012
[5]盾构施工引起地基移动与近邻建筑保护研究[D]. 马可栓.华中科技大学 2008
[6]地铁隧道盾构施工诱发地层移动机理分析与控制研究[D]. 柳厚祥.西安理工大学 2008
[7]盾构隧道的环境效应及结构性能研究[D]. 齐静静.浙江大学 2007
[8]多圆盾构施工扰动土体位移场特性及其控制技术研究[D]. 孙统立.同济大学 2007
[9]城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究[D]. 施成华.中南大学 2007
[10]隧道施工引起地层位移及建筑物变形预测的实用方法研究[D]. 韩煊.西安理工大学 2007
硕士论文
[1]南宁地铁盾构隧道施工引起的地表沉降规律研究[D]. 李弈杉.广西大学 2016
[2]北京某商业区浅埋暗挖通道开挖沉降规律的研究[D]. 马从铭.中国地质大学(北京) 2016
[3]成都地铁砂卵石层盾构开挖引起的地表沉降规律分析[D]. 杨期祥.西南交通大学 2016
[4]合肥地铁盾构法施工引起地表沉降的分析与数值模拟[D]. 代朋飞.安徽建筑大学 2016
[5]Peck公式在合肥地区的适用性分析及临近既有深基础盾构施工地面沉降研究[D]. 徐小马.合肥工业大学 2016
[6]西安地铁浅埋暗挖法施工地层变形研究[D]. 李洋.长安大学 2015
[7]南京地铁隧道盾构法施工地表沉降数值模拟研究[D]. 卢昌龙.安徽理工大学 2014
[8]盾构法施工隧道监测监控技术研究[D]. 梅逸飞.武汉理工大学 2013
[9]地铁浅埋暗挖施工引起地表沉降规律研究[D]. 荆龙飞.西安建筑科技大学 2013
[10]北京地铁浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律的研究[D]. 李继升.中国地质大学(北京) 2012
本文编号：3698322
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