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超浅层曲线顶管施工阶段土体位移的理论研究

作　者: 胡智超
导　师: 龚尚龙；陈思甜
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 超浅层曲线顶管地面变形应力埋深顶进速度灌浆率施工控制
分类号: TU992.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

顶管作为一种非开挖敷设地下管道的施工方法,在市政工程中应用越来越广泛。顶管具有不需要中断交通,不影响商业经营和居民生活,不影响城市景观、旅游等优点,从而不会引起人们对挖了又填、填了又挖的现象怨声载道。在市政项目中,很多顶管工程埋深较浅,覆土厚度H<3m,超出了现有相关规范规定,同时国内外在这个方面的文献资料几乎是空白。本文以重庆主城排水工程南滨路超浅层曲线顶管部分工程为研究背景,通过现场观测、力学分析、模型计算对超浅层曲线顶管顶进土体变形机理与规律,影响地面变形的因素,如何减小对周围环境的影响与地面变形的各种施工控制措施进行了较为全面的探讨,为以后超浅层顶管的设计和施工提供参考。具体的研究内容包括:1,结合超浅层顶管工程的实际施工特点,分析了顶管施工在顶进过程中对土体扰动的力学机理及天然土体所发生应力状态的变化。相应于原始应力状态变化情况可将其分为几个不同的区域。分析了扰动区应力状态的变化、扰动区土体性质的变化、地层移动原因及地表移动规律。2、超浅层顶管覆盖土层纵向土压力和顶管施工对地表变形研究。3、对工具管的应力及迎面阻力试验研究,监测在顶管时工作管端头阻力变化情况,同时可以得到工具管的内力分布情况,为纠偏千斤顶和后续的中继站设计和改进提供依据,也为改进工具管的设计提供必要的试验数据。4、利用MARC有限元软件对顶管施工引起应力和地层移动进行三维有限元分析,将土体假定为理想弹塑性体,模拟分析了在埋深、顶进速度、灌浆率对地表土体变形的影响,并将模拟结果与实测结里进行分析比较。基于以上工作,本文对超浅层顶管覆盖土层厚度进行了探讨,还对超浅层顶管施工过程中对地面变形的控制因素进行了归纳总结,提出了比较系统的超浅层曲线顶管施工控制技术。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章概述  10-21
  1.1 顶管施工技术综述  10-15
    1.1.1 国外顶管施工技术  10-12
    1.1.2 国内顶骨施工技术  12-15
  1.2 超浅层曲线顶管施工技术  15-21
    1.2.1 问题的提出及意义  15-17
      1.2.1.1 三峡工程要求上游城市改建的需要  15-16
      1.2.1.2 城市不断扩建的需要  16
      1.2.1.3 交通的需要  16-17
      1.2.1.4 军事的需要  17
    1.2.2 超浅层曲线顶管施工的研究内容  17-19
      1.2.2.1 顶管施工中土体性状及有待解决的问题  17-18
      1.2.2.2 顶管施工技术及有待解决的问题  18-19
    1.2.3 超浅层曲线顶管的发展前景  19-21
第二章超浅层顶管承受的各种荷载计算  21-37
  2.1 直线顶管承受的荷载  21-27
    2.1.1 管道上的土压力  23-24
    2.1.2 管道上的土压力引起的正压力  24-25
    2.1.3 管道测向土压力引起的正压力  25
    2.1.4 顶推力的计算  25-27
  2.2 曲线顶管承受的荷载  27-37
    2.2.1 楔形套环及楔形垫块法的力学分析  28-31
    2.2.2 单元曲线顶管法的力学分析  31
    2.2.3 两种施工方法的对比分析  31-32
    2.2.4 曲线部分顶推力的计算  32-37
第三章超浅层顶管施工引起的土体扰动  37-50
  3.1 超浅层顶管土层的应力状态  37-41
  3.2 顶管施工引起的土体扰动机理分析  41-45
  3.3 顶管施工引起的地层移动规律  45-50
第四章超浅层顶管的仿真计算  50-73
  4.1 重庆主城排水工程南滨路顶管工程简介  50-51
  4.2 顶管施工的力学效应分析  51-52
  4.3 顶管施工的力学效应数值模拟  52-55
  4.4 数值模拟结果分析  55-73
第五章成果分析  73-84
  5.1 纵向土压力试验结果分析  73-74
  5.2 地表扰动变形试验结果分析  74-79
  5.3 计算结果与实测数据比较分析  79-84
第六章结论与展望  84-88
  6.1 结论  84-87
  6.2 展望  87-88
参考文献  88-91
硕士期间发表的论文  91
硕士期间参与的科研实践  91-92
致谢  92

超浅层曲线顶管施工阶段土体位移的理论研究

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