泥水盾构泥膜形成因素及开挖面稳定性研究

发布时间：2023-04-16 07:43

　　盾构施工技术一直广泛应用于各种复杂地层中,近年来,由于隧道掘进时支护力不足而引发的塌方、大面积渗水等工程安全事故越来越多。本文基于南昌地铁一号线过江隧道施工工程案例,采用理论分析和数值模拟计算两种研究方法结合分析了开挖面极限支护压力比。并运用室内模型试验研究了泥膜形成的因素,为研究泥水舱渗水对土层变形影响提供参数。主要工作和研究成果如下:(1)结合现有掌子面失稳破坏研究理论,进行理论分析及开挖面失稳形式预测,分析可能的失稳形式为三维极限平衡模型,并且可以通过现有条件总结出掌子面极限支护压力的理论公式。(2)对泥膜形成的原因进行分析,由于泥浆中固体颗粒的物理及化学性质,导致泥浆在渗透过程中固体颗粒可以阻塞地层中孔隙。然后,对泥浆渗透过程中泥膜的形成因素进行室内模拟试验分析,发现提高泥浆压力、泥浆密度会提高泥膜的质量,减小泥浆渗透距离。当土层粒径大小增大时,泥膜形成时间及泥膜质量都有所下降。以上试验结果可以为工程实际遇到不同参数土层时,改变泥浆配合比提供参考。(3)利用极限支护压力分析方法,模拟实际工程情况和改变施工条件后极限支护压力比分析,改变的工程条件有:隧道埋深、开挖距离等。并采用理...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 泥膜形成研究方面
        1.2.2 隧道掌子面稳定性研究方面
    1.3 论文主要内容
    1.4 技术路线
第2章 泥水盾构失稳的屈服准则及分析方法
    2.1 泥水盾构开挖面失稳形式
    2.2 破坏准则与隧道失稳分析方法
    2.3 本章小结
第3章 泥膜形成试验与因素分析
    3.1 泥膜形成原理分析
    3.2 试验目的和装置
        3.2.1 试验目的
        3.2.2 试验装置
    3.3 泥浆配制试验材料
    3.4 测量的数据
    3.5 试验方案
    3.6 试验结果
        3.6.1 试验结果
        3.6.2 试验结果分析
    3.7 本章小结
第4章 数值模拟开挖面稳定性分析
    4.1 工程实例计算
        4.1.1 工程概况
        4.1.2 数值模拟计算过程
    4.2 数值模拟计算模型
        4.2.1 自然条件下土层位移情况
        4.2.2 开挖隧道后土层位移情况
        4.2.3 初始支护压力大小及衬砌位移情况
        4.2.4 逐渐减小支护压力时失稳情况
    4.3 数值模拟分析方法及实例分析结果
    4.4 基于理论计算的极限支护压力比研究
    4.5 本章小结
第5章 极限支护压力比敏感性分析
    5.1 改变开挖距离隧道稳定敏感性分析
        5.1.1 开挖距离3m隧道稳定敏感性分析
        5.1.2 开挖距离5m隧道稳定敏感性分析
        5.1.3 开挖距离敏感性分析
    5.2 改变埋深隧道稳定敏感性分析
        5.2.1 埋深15m隧道稳定敏感性分析
        5.2.2 埋深20m隧道稳定敏感性分析
        5.2.3 改变隧道埋深敏感性分析
    5.3 改变内摩擦角隧道稳定敏感性分析
        5.3.1 内摩擦角为30°隧道稳定敏感性分析
        5.3.2 内摩擦角为45°隧道稳定敏感性分析
        5.3.3 改变内摩擦角敏感性分析
    5.4 相邻隧道开挖时土层及衬砌变形分析
        5.4.1 双洞隧道开挖模拟步骤
        5.4.2 双洞隧道开挖模拟成果
    5.5 本章小结
第6章 考虑渗流的掌子面稳定性研究
    6.1 泥浆渗透模型参数
    6.2 渗透模型分析步骤
    6.3 渗透系数影响下隧道稳定性分析
    6.4 渗透时间影响下隧道稳定性分析
    6.5 泥浆压力影响下隧道稳定性分析
    6.6 本章小结
第7章 结论和展望
    7.1 研究成果
    7.2 研究展望
致谢
参考文献



本文编号：3791148