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西安地铁盾构施工安全风险评估及施工灾害防控技术

作　者: 曹振
导　师: 苏三庆
学　校: 西安科技大学
专　业: 岩土工程
关键词: 西安地铁盾构施工施工安全风险评估模糊综合评判构筑物 FLAC模拟监测分析灾害防控技术
分类号: U231.3
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 33次
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内容摘要

开展西安地铁盾构施工安全风险评估理论与施工灾害防控技术研究具有重要的理论意义与工程应用价值。本文以西安地铁二号线为背景，采用理论分析、数值模拟和现场实践相结合的方法开展研究工作。主要结论有：(1)提出西安地铁隧道盾构施工安全风险的主要影响因素包括工程地质与水文地质因素、荷载因素、施工因素和外部因素等四个一级影响因素，每个一级影响因素又包含若干二级影响因素。建立了西安地铁盾构施工安全风险辨识方法、辨识依据和辨识流程，采用层次分析法分析四个一级施工安全风险因素与其二级影响因素之间的关系。给出了西安地铁盾构施工安全风险四个等级的定义，运用模糊数学及层次分析方法理论，提出了可定量评估西安地铁隧道盾构施工安全风险等级的模糊综合分析法，建立了西安地铁盾构施工安全风险评估方法。(2)基于处于湿陷性黄土地区的西安地铁盾构施工地表条件复杂、穿越文物和建（构）筑物多等特点，给出了可以预测预报和控制盾构施工灾害的西安地铁盾构施工灾害防控技术，主要步骤是首先采用数值模拟仿真计算预测盾构施工诱发的地表变形规律，其次根据预测的地表变形规律制定地表变形控制合理施工方案，最后采用现场监测与反馈的信息化施工技术及时调整施工方案，保证安全施工。(3)运用西安地铁隧道盾构施工安全风险评估方法完成了西安地铁二号线安远门至北大街区间隧道盾构施工通过既有铁路、护城河拱桥和古城墙等主要风险源的施工安全风险等级划分。运用盾构施工灾害防控技术给出了降低盾构施工通过陇海铁路、护城河拱桥和北门城墙风险源处的施工安全风险等级的灾害防控技术。采用FLAC3D研究了盾构下穿陇海铁路的铁路路基、下穿护城河拱桥的地表及桥梁、盾构下穿北门城墙施工的城墙变形规律。现场实践表明，提出的灾害防控技术是合理有效的。(4)提出的西安地铁盾构施工安全风险评估方法和施工灾害预控技术具有重要的理论和工程应用价值，可以为西安地铁盾构施工灾害预防提供技术支撑。提出的盾构隧道下穿陇海铁路、护城河拱桥、古城墙的变形控制措施可为类似工程提供参考。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-25
  1.1 课题的提出  11-14
    1.1.1 课题研究背景  11-14
    1.1.2 课题研究意义  14
  1.2 国内外研究现状  14-23
    1.2.1 隧道工程施工安全风险评估及灾害防控技术  14-18
    1.2.2 隧道施工安全风险控制措施研究  18-22
    1.2.3 国内外研究现状评价  22-23
  1.3 本论文研究内容及技术路线  23-25
    1.3.1 研究内容  23-24
    1.3.2 技术路线  24-25
2 西安地铁盾构施工安全风险影响因素分析  25-38
  2.1 有关风险的基本概念  25-26
  2.2 地铁施工安全风险评估分析  26-29
    2.2.1 风险评估  26-27
    2.2.2 工程风险的组成要素  27-28
    2.2.3 地铁建设风险发生机理  28
    2.2.4 地铁建设风险属性  28-29
  2.3 西安地铁盾构风险因素分析  29-37
    2.3.1 工程地质与水文地质条件因素分析  30-32
    2.3.2 荷载因素分析  32-33
    2.3.3 施工因素分析  33-36
    2.3.4 外部因素分析  36-37
  2.4 本章小结  37-38
3 西安地铁盾构施工安全风险评估方法及施工灾害防控技术  38-62
  3.1 施工安全风险辨别  38-40
    3.1.1 施工安全风险辨识方法  38
    3.1.2 施工安全风险辨识依据  38-39
    3.1.3 施工安全风险辨识的流程  39-40
  3.2 施工安全风险评估方法  40-46
    3.2.1 定性安全分析法  40
    3.2.2 定量安全分析法  40
    3.2.3 定性定量综合分析法  40-46
  3.3 西安地铁盾构施工安全风险评估方法  46-50
    3.3.1 风险辨识  46
    3.3.2 建立风险因素集 U  46-47
    3.3.3 构建影响因素权重集合W  47
    3.3.4 评估集矩阵V  47
    3.3.5 指标集矩阵 R  47-48
    3.3.6 模糊运算  48-49
    3.3.7 模糊综合评估  49-50
  3.4 西安地铁盾构施工灾害防控技术  50-61
    3.4.1 周围环境控制指标  50-54
    3.4.2 常见盾构法施工突发风险事件预防及应急措施  54-61
  3.5 本章小结  61-62
4 西安地铁二号线盾构施工安全风险评估  62-87
  4.1 工程概况  62-67
    4.1.1 西安地铁二号线工程简介  62-64
    4.1.2 工程地质条件  64-66
    4.1.3 水文地质条件  66-67
  4.2 西安地铁二号线盾构施工安全风险评估程序  67-69
    4.2.1 风险源辨识的目的  67
    4.2.2 风险源辨识依据  67-68
    4.2.3 评估程序  68-69
  4.3 盾构施工中主要环节风险识别  69-73
    4.3.1 盾构机进出洞风险识别  69-71
    4.3.2 隧道渗漏水风险识别  71-73
    4.3.3 土层沉降风险识别  73
  4.4 盾构下穿陇海铁路施工安全风险评估  73-78
  4.5 盾构下穿护城河拱桥施工安全风险评估  78-82
  4.6 盾构下穿古城墙施工安全风险评估  82-86
  4.7 本章小结  86-87
5 盾构隧道下穿主要风险地段施工灾害防控技术  87-170
  5.1 FLAC 基本理论  87-96
    5.1.1 FLAC 简介  87-92
    5.1.2 FLAC 的特性  92
    5.1.3 FLAC 程序的应用范围  92-93
    5.1.4 莫尔—库仑强度准则  93-96
  5.2 盾构下穿陇海铁路地表变形规律 FLAC 预测与施工灾害防控技术  96-127
    5.2.1 工程概况及施工安全风险等级降低方法研究  96-99
    5.2.2 盾构下穿陇海铁路施工 FLAC3D 建模  99-101
    5.2.3 盾构下穿陇海铁路地表变形规律 FLAC3D 预测结果  101-111
    5.2.4 盾构下穿陇海铁路施工灾害防控技术  111-127
  5.3 盾构下穿护城河拱桥 FLAC 预测与施工灾害防控技术  127-145
    5.3.1 工程概况及施工安全风险等级降低方法研究  127-129
    5.3.2 盾构下穿护城河施工 FLAC3D 建模  129-131
    5.3.3 盾构下穿护城河拱桥诱发的变形规律 FLAC3D 预测结果  131-137
    5.3.4 盾构下穿护城河拱桥施工灾害防控技术  137-145
  5.4 盾构下穿古城墙变形规律 FLAC 预测与施工灾害防控技术  145-168
    5.4.1 工程概况及施工安全风险等级降低方法研究  145-147
    5.4.2 盾构下穿古城墙施工 FLAC3D 建模  147-149
    5.4.3 盾构下穿城墙施工变形规律 FLAC3D 预测结果  149-157
    5.4.4 盾构下穿古城墙施工灾害防控技术  157-168
  5.5 本章小结  168-170
6 结论与展望  170-173
  6.1 主要结论  170-171
  6.2 本文的创新点  171-172
  6.3 展望  172-173
致谢  173-174
参考文献  174-183
附录  183-184
  攻读博士期间发表的论文  183-184
  攻读博士期间获得的国家发明专利  184
  攻读博士期间参加的科研项目  184

西安地铁盾构施工安全风险评估及施工灾害防控技术

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