饱和土盾构施工对地层干扰研究
发布时间：2022-07-29 17:08
随着我国人口不断增加,各大城市交通越来越拥堵繁忙,其基础设施建设也正在逐步完善之中。地铁作为城市高效运输方式之一,有着节省土地资源、与其它交通方式之间干扰较少等优点,因而在许多大中型城市都兴建起了地铁轨道交通。目前在修建地铁的施工方案中多数采用盾构法施工,虽盾构法施工有着诸多优点,但在盾构施工掘进中,盾构机自身必定会对隧道周围土层造成土体扰动,在不同水文地质条件下产生不同的土体变形,严重的情况下会危及地下管线及地上环境,所以对盾构法施工引起土体沉降的研究显得非常必要。本文主要创新与发现如下:（1）使用BIOT固结理论推导得出的解析解,对盾构施工过程中引起土层的竖向位移与孔隙水压力进行研究,根据盾构施工过程中刀盘与土体相互作用的特点,推导得到了盾构机辐条式刀盘、面板式刀盘与刀盘侧面引起的三维土体中某点竖向位移与孔隙水压力解析式,叠加盾构施工其它因素引起土体的竖向位移得到土体总的沉降计算公式与总孔隙水压力公式,结合工程算例进行分析。（2）对盾构隧道施工下穿城市公路进行研究,考虑公路下覆路基,通过引入当层法,将均质土层上覆不同材料等效为一均质土层,结合总竖向变形与总孔隙水压的表达式对该问题进...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 本课题研究的目的与意义
1.1.2 盾构法介绍
1.2 国内外相关研究的现状
1.2.1 经验公式法
1.2.2 模型试验法
1.2.3 理论分析法
1.2.4 数值模拟法
1.3 本文主要研究内容
第二章 盾构法中理论解析解
2.1 引言
2.2 弹性理论解析解
2.2.1 Boussinesq解
2.2.2 Cerruti解
2.2.3 Mindlin解
2.3 BIOT固结理论解析解
2.4 本章小结
第三章 饱和土盾构施工引起地层变形与孔隙水压推导
3.1 引言
3.2 基本假定及计算模型
3.3 施工期间各因素引起路面变形公式及地层孔隙水压推导
3.3.1 刀盘摩阻因素
3.3.2 正面附加推力引起的土体变形与孔隙水压力解
3.3.3 盾壳摩擦力引起的土体变形与孔隙水压力解
3.3.4 土体损失引起的土体变形与孔隙水压力解
3.3.5 盾构掘进引起饱和土竖向总变形与孔隙水压表达式
3.4 本章小结
第四章 盾构各因素引起地表沉降与超孔隙水压分析
4.1 引言
4.2 盾构掘进过程各因素引起地表变形分析
4.2.1 工程资料
4.2.2 刀盘切削土体产生的地表变形分析
4.2.3 切口附加推力、盾壳摩擦力、土体损失引起地表变形分析
4.2.4 总地表变形及影响因素分析
4.3 盾构施工各因素引起超孔隙水压力分析
4.4 本章小结
第五章 盾构施工下穿公路影响分析
5.1 引言
5.2 双层地基的简化计算方法
5.3 盾构施工对公路影响分析
5.3.1 工程资料与结果预测
5.3.2 公路下穿隧道引起公路变形分析
5.3.3 盾构施工引起超孔隙水压力分析
5.4 基于公路下穿隧道施工技术状况评估的影响
5.5 本章小结
第六章 盾构施工通过富水地层数值模拟
6.1 引言
6.2 建模建立与材料模拟
6.2.1 等代层
6.2.2 土体本构模型与流固耦合理论
6.2.3 模型建立与材料参数
6.3 计算结果分析
6.3.1 竖向位移分析
6.3.2 孔隙水压分析
6.3.3 施工质量对盾构开挖的影响
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]软土区盾构刀盘扭矩分析及对地表变形影响[J]. 魏新江,王凡勇,丁智,范俊聪. 中南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]饱和土盾构施工引起的三维土体变形及孔隙水压力研究[J]. 丁智,王凡勇,魏新江,庄家煌. 岩石力学与工程学报. 2018(09)
[3]基于隧道不均匀变形的地表沉降随机介质理论预测模型[J]. 刘波,杨伟红,张功,高雷. 岩石力学与工程学报. 2018(08)
[4]盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J]. 何川,封坤,方勇. 西南交通大学学报. 2015(01)
[5]盾构推进引起地表变形及深层土体水平位移分析[J]. 梁荣柱,夏唐代,林存刚,俞峰. 岩石力学与工程学报. 2015(03)
[6]基于Peck公式的双线盾构引起的土体沉降预测[J]. 陈春来,赵城丽,魏纲,丁智. 岩土力学. 2014(08)
[7]静孔隙水压力与超静孔隙水压力——兼与陈愈炯先生讨论[J]. 李广信. 岩土工程学报. 2012(05)
[8]盾构隧道引起地层损失和地表沉降的离心模型试验研究[J]. 马险峰,王俊淞,李削云,余龙. 岩土工程学报. 2012(05)
[9]软土地层盾构隧道施工引起的地面隆陷研究[J]. 林存刚,张忠苗,吴世明,李宗梁,刘冠水. 岩石力学与工程学报. 2011(12)
[10]黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究[J]. 任建喜,王金华,张引合,冯晓光,李庆园. 铁道工程学报. 2011(11)
硕士论文
[1]考虑施工过程的盾构隧道地层位移与土压力研究[D]. 季亚平.河海大学 2004
本文编号：3666848
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.1.1 本课题研究的目的与意义
1.1.2 盾构法介绍
1.2 国内外相关研究的现状
1.2.1 经验公式法
1.2.2 模型试验法
1.2.3 理论分析法
1.2.4 数值模拟法
1.3 本文主要研究内容
第二章 盾构法中理论解析解
2.1 引言
2.2 弹性理论解析解
2.2.1 Boussinesq解
2.2.2 Cerruti解
2.2.3 Mindlin解
2.3 BIOT固结理论解析解
2.4 本章小结
第三章 饱和土盾构施工引起地层变形与孔隙水压推导
3.1 引言
3.2 基本假定及计算模型
3.3 施工期间各因素引起路面变形公式及地层孔隙水压推导
3.3.1 刀盘摩阻因素
3.3.2 正面附加推力引起的土体变形与孔隙水压力解
3.3.3 盾壳摩擦力引起的土体变形与孔隙水压力解
3.3.4 土体损失引起的土体变形与孔隙水压力解
3.3.5 盾构掘进引起饱和土竖向总变形与孔隙水压表达式
3.4 本章小结
第四章 盾构各因素引起地表沉降与超孔隙水压分析
4.1 引言
4.2 盾构掘进过程各因素引起地表变形分析
4.2.1 工程资料
4.2.2 刀盘切削土体产生的地表变形分析
4.2.3 切口附加推力、盾壳摩擦力、土体损失引起地表变形分析
4.2.4 总地表变形及影响因素分析
4.3 盾构施工各因素引起超孔隙水压力分析
4.4 本章小结
第五章 盾构施工下穿公路影响分析
5.1 引言
5.2 双层地基的简化计算方法
5.3 盾构施工对公路影响分析
5.3.1 工程资料与结果预测
5.3.2 公路下穿隧道引起公路变形分析
5.3.3 盾构施工引起超孔隙水压力分析
5.4 基于公路下穿隧道施工技术状况评估的影响
5.5 本章小结
第六章 盾构施工通过富水地层数值模拟
6.1 引言
6.2 建模建立与材料模拟
6.2.1 等代层
6.2.2 土体本构模型与流固耦合理论
6.2.3 模型建立与材料参数
6.3 计算结果分析
6.3.1 竖向位移分析
6.3.2 孔隙水压分析
6.3.3 施工质量对盾构开挖的影响
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]软土区盾构刀盘扭矩分析及对地表变形影响[J]. 魏新江,王凡勇,丁智,范俊聪. 中南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]饱和土盾构施工引起的三维土体变形及孔隙水压力研究[J]. 丁智,王凡勇,魏新江,庄家煌. 岩石力学与工程学报. 2018(09)
[3]基于隧道不均匀变形的地表沉降随机介质理论预测模型[J]. 刘波,杨伟红,张功,高雷. 岩石力学与工程学报. 2018(08)
[4]盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J]. 何川,封坤,方勇. 西南交通大学学报. 2015(01)
[5]盾构推进引起地表变形及深层土体水平位移分析[J]. 梁荣柱,夏唐代,林存刚,俞峰. 岩石力学与工程学报. 2015(03)
[6]基于Peck公式的双线盾构引起的土体沉降预测[J]. 陈春来,赵城丽,魏纲,丁智. 岩土力学. 2014(08)
[7]静孔隙水压力与超静孔隙水压力——兼与陈愈炯先生讨论[J]. 李广信. 岩土工程学报. 2012(05)
[8]盾构隧道引起地层损失和地表沉降的离心模型试验研究[J]. 马险峰,王俊淞,李削云,余龙. 岩土工程学报. 2012(05)
[9]软土地层盾构隧道施工引起的地面隆陷研究[J]. 林存刚,张忠苗,吴世明,李宗梁,刘冠水. 岩石力学与工程学报. 2011(12)
[10]黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究[J]. 任建喜,王金华,张引合,冯晓光,李庆园. 铁道工程学报. 2011(11)
硕士论文
[1]考虑施工过程的盾构隧道地层位移与土压力研究[D]. 季亚平.河海大学 2004
本文编号：3666848
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