城市密集区管廊长距近轨施工扰动机理及防控技术研究
发布时间：2023-12-27 18:00
在城市人口密集区修建地下综合管廊工程将面临周边环境风险较多、安全控制标准较高及工期受限等难题。本研究基于长距离近接既有运营隧道的地下综合管廊工程,运用理论分析、数值仿真分析等理论方法及现场工程应用,开展了城市人口密集区综合管廊长距离近接既有运营地铁隧道施工的扰动变形机理及防控技术措施研究,主要研究成果如下:(1)针对长距离近接既有线扰动的具体特点简化模型为含双圆孔的无限半平面问题,基于弹性复势理论在解析无限半平面弹性问题平面中的应用,采用保角变换法及施沃茨交替迭代法,研究了适用于求解边界受开挖卸荷扰动影响的双洞孔周变形及应力问题的复变解析分量,建立的解析方程能为分析不同近接距离条件下最不利情况引起既有线的位移提供理论依据。(2)在开挖卸荷面逐渐接近既有线的过程中,地层中应力卸载区会经历“平面扩展,纵向深入”的发展过程。既有线截面轮廓在逆土拱区作用下受压产生朝向坑内松动区方向的变形,侧土拱区在开挖过程中随基坑卸载率及卸载度的增加而不断向地层深处发展。结构施作及回填反压造成既有线管片轮廓出现“纵向压缩,横向伸长”的现象,会进一步增加既有线不均匀变形的风险。既有线拱顶位移总体与卸载率及卸载度...
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 近接扰动既有线理论与分析研究
1.2.2 受扰动既有线工程试验研究
1.2.3 近接开挖扰动防控技术研究
1.3 目前存在的问题
1.4 研究内容与技术路线
第2章 近轨开挖地层应力位移复变解析
2.1 引言
2.2 弹性复势解析基本理论
2.2.1 双调和复变函数表达
2.2.2 复平面内应力及位移分量表示
2.2.3 复变解析分量φ1(z)和θ1(z)的表示形式
2.2.4 近轨开挖卸载边界条件的复变表示法
2.2.5 复平面中单连通域保角变换解析法
2.2.6 复平面双连通域的交替迭代解析法
2.3 近轨开挖简化模型及复变解析方法
2.3.1 求解问题简化及解离分析
2.3.2 复变解析分量及边界条件
2.4 算例
2.4.1 边界有荷载的单隧道求解过程
2.4.2 边界有荷载的双隧道求解过程
2.5 本章小结
第3章 长距管廊近轨施工土拱效应研究
3.1 引言
3.2 数值模型及现场实测验证
3.2.1 工况介绍
3.2.2 近轨开挖三维模型
3.2.3 地层本构模型及参数
3.2.4 模拟开挖步序
3.2.5 模型合理性验证
3.3 扰动地层应力及位移演化规律
3.3.1 坑底土体应力传递规律
3.3.2 支护结构外侧土体应力传递规律
3.3.3 受扰动既有线位移发展规律
3.3.4 坑底卸载距离对既有线位移的影响
3.4 扰动地层土拱效应分析
3.4.1 坑内逆土拱效应发展规律
3.4.2 墙侧土拱效应发展规律
3.4.3 地层土拱区分布规律
3.5 本章小结
第4章 近轨开挖工艺参数敏感性分析研究
4.1 正交试验概述及试验因素分析
4.1.1 正交试验原理
4.1.2 试验因素及模型材料参数
4.2 受扰动既有线正交试验分组设计
4.3 正交试验结果分析与评价
4.3.1 拱顶竖向位移受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.2 既有线结构竖向收敛值受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.3 既有线结构横向收敛值受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.4 既有线及地层变形受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.5 地层土拱区受开挖参数变化扰动影响分析
4.4 开挖工况参数优化现场验证
4.5 本章小结
第5章 管廊近轨开挖扰动防控技术现场试验研究
5.1 概况
5.1.1 管廊工程环境概况
5.1.2 风险工程等级分类及控制标准
5.2 近接既有线开挖扰动控制技术
5.2.1 既有线变形控制机理
5.2.2 既有线变形控制流程
5.3 开挖施工方案优化对比分析
5.3.1 原工况—盆式开挖法
5.3.2 优化工况—岛式开挖法
5.4 优化开挖工艺现场试验
5.4.1 监测指标及远程自动化监测设备
5.4.2 开挖扰动效应分析
5.5 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：3875630
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 近接扰动既有线理论与分析研究
1.2.2 受扰动既有线工程试验研究
1.2.3 近接开挖扰动防控技术研究
1.3 目前存在的问题
1.4 研究内容与技术路线
第2章 近轨开挖地层应力位移复变解析
2.1 引言
2.2 弹性复势解析基本理论
2.2.1 双调和复变函数表达
2.2.2 复平面内应力及位移分量表示
2.2.3 复变解析分量φ1(z)和θ1(z)的表示形式
2.2.4 近轨开挖卸载边界条件的复变表示法
2.2.5 复平面中单连通域保角变换解析法
2.2.6 复平面双连通域的交替迭代解析法
2.3 近轨开挖简化模型及复变解析方法
2.3.1 求解问题简化及解离分析
2.3.2 复变解析分量及边界条件
2.4 算例
2.4.1 边界有荷载的单隧道求解过程
2.4.2 边界有荷载的双隧道求解过程
2.5 本章小结
第3章 长距管廊近轨施工土拱效应研究
3.1 引言
3.2 数值模型及现场实测验证
3.2.1 工况介绍
3.2.2 近轨开挖三维模型
3.2.3 地层本构模型及参数
3.2.4 模拟开挖步序
3.2.5 模型合理性验证
3.3 扰动地层应力及位移演化规律
3.3.1 坑底土体应力传递规律
3.3.2 支护结构外侧土体应力传递规律
3.3.3 受扰动既有线位移发展规律
3.3.4 坑底卸载距离对既有线位移的影响
3.4 扰动地层土拱效应分析
3.4.1 坑内逆土拱效应发展规律
3.4.2 墙侧土拱效应发展规律
3.4.3 地层土拱区分布规律
3.5 本章小结
第4章 近轨开挖工艺参数敏感性分析研究
4.1 正交试验概述及试验因素分析
4.1.1 正交试验原理
4.1.2 试验因素及模型材料参数
4.2 受扰动既有线正交试验分组设计
4.3 正交试验结果分析与评价
4.3.1 拱顶竖向位移受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.2 既有线结构竖向收敛值受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.3 既有线结构横向收敛值受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.4 既有线及地层变形受开挖参数变化扰动影响分析
4.3.5 地层土拱区受开挖参数变化扰动影响分析
4.4 开挖工况参数优化现场验证
4.5 本章小结
第5章 管廊近轨开挖扰动防控技术现场试验研究
5.1 概况
5.1.1 管廊工程环境概况
5.1.2 风险工程等级分类及控制标准
5.2 近接既有线开挖扰动控制技术
5.2.1 既有线变形控制机理
5.2.2 既有线变形控制流程
5.3 开挖施工方案优化对比分析
5.3.1 原工况—盆式开挖法
5.3.2 优化工况—岛式开挖法
5.4 优化开挖工艺现场试验
5.4.1 监测指标及远程自动化监测设备
5.4.2 开挖扰动效应分析
5.5 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
附录
本文编号：3875630
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