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盾构法隧道施工引起地表沉降研究

作　者: 张雄
导　师: 杨万斌
学　校: 河北工程大学
专　业: 岩土工程
关键词: 盾构法 地表沉降 沉降预测 数值模拟
分类号: U455.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


盾构法是我国地铁工程中一种重要的施工方法。盾构法隧道以其施工技术的安全性和先进性等特点,在城市地铁隧道施工中得到越来越广泛的应用。但是,盾构法施工一定程度上会引起地表沉降,当地表沉降过大时可能危及周围建筑物和地下管线等建(构)筑物的安全,造成严重的经济损失和社会影响。通过对大量的实际工程现场监测资料进行分析,研究盾构掘进过程中地表沉降的发展规律和影响范围;提出L-V模型和V-G模型,将其应用到盾构施工引起地表沉降的预测中；利用ABAQUS软件数值模拟盾构隧道掘进过程中地表沉降,研究了黏性土层盾构掘进时,掘进而支护压力的变化对土层沉降的影响规律；同时讨论隧道埋深、直径和土层参数对掘进面稳定性的影响,得到以下主要结论：(1)当盾构未达到某一指定断面,该断面地表略有沉降,当盾构通过该指定断面后地表产生明显的下沉；地表横向沉降槽发展规律符合Peck公式。(2)L-V模型、V-G模型发挥了很好的预测效果,其预测精度要远远高于单一的Logistic模型、Von-Bertalanffy模型和Gompertz模型,R2达到了0.9986。(3)随着支护应力的减小,掘进面前方士体的水平位移和地表沉降明显增加；掘进面支护应力不足引起的深层土体的位移在隧道顶部最大,从隧道顶部到地表逐渐减小；随着隧道埋深和隧道直径的增大,掘进面极限支护应力和横向沉降槽系数不断增大；内摩擦角对掘进面支护应力的影响比黏聚力显著。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 隧道施工地表沉降研究现状  10-17
    1.2.1 理论法预测  10-14
    1.2.2 模型法预测  14-15
    1.2.3 经验法预测  15-16
    1.2.4 其他预测法  16-17
  1.3 本文主要研究内容  17-18
第2章 盾构法隧道基本原理  18-25
  2.1 盾构施工原理  18
  2.2 盾构的分类和特征  18-20
    2.2.1 盾构的分类  18-19
    2.2.2 盾构的特征  19-20
  2.3 密闭式盾构掘进面的稳定性  20-22
    2.3.1 泥水平衡式盾构掘进面的稳定性  20
    2.3.2 土压平衡式盾构掘进面的稳定性  20
    2.3.3 掘进面的管理压力  20-22
  2.4 掘进面支护应力形式及表示  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 地表沉降理论分析  25-38
  3.1 地表沉降的原因  25-27
  3.2 地表沉降的发展过程  27-29
  3.3 实测纵向地表沉降分析  29-31
  3.4 地表横向沉降分析方法  31-33
  3.5 实测横向地表沉降分析  33-36
  3.6 影响地表沉降的因素  36-37
  3.7 本章小结  37-38
第4章 盾构掘进地表最大沉降预测  38-48
  4.1 预测模型的建立  38-40
    4.1.1 基本模型  38-39
    4.1.2 L-V模型建立  39
    4.1.3 V-G模型建立  39-40
  4.2 预测效果评价体系  40-41
  4.3 预测模型应用分析  41-47
    4.3.1 Logistic模型  41-42
    4.3.2 Von-Bertalanffy模型  42
    4.3.3 Gompertz模型  42-43
    4.3.4 L-V模型  43-44
    4.3.5 V-G模型  44-46
    4.3.6 预测模型比较分析  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 盾构隧道掘进面稳定性分析  48-63
  5.1 ABAQUS软件介绍  48
  5.2 计算模型  48-49
    5.2.1 分析模型尺寸与网格确定  48-49
    5.2.2 模型参数确定  49
  5.3 掘进面支护应力对地层影响规律  49-53
  5.4 掘进面稳定性的影响因素分析  53-62
    5.4.1 隧道埋深的影响  53-56
    5.4.2 隧道直径的影响  56-59
    5.4.3 土层材料的影响  59-62
  5.5 本章小结  62-63
结论与展望  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
作者简介  70
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目  70

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 隧道工程 > 隧道施工 > 施工方法 > 盾构法（全断面开挖）
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