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地铁隧道浅埋暗挖施工对地下管线的影响

作　者: 孙鲁帅
导　师: 耿永常
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 隧道开挖地下管线数值模拟竖向位移水平位移控制措施
分类号: TU990.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

中国的地铁时代已经来临。地铁工程将会给城市带来巨大的社会经济效益、社会效益和军事效益,同时也会带来一系列的岩土工程环境问题。随着地铁网络日益完善,市政管网逐渐复杂,地铁线路将会以各种方式穿越地下管线,隧道施工不可避免地对邻近地下管线引起扰动,影响其使用功能,甚至造成破坏。地铁隧道在穿越既有管线时,保证隧道本身的安全稳定和既有管线的正常使用既是出发点又是最终目标。若过于冒进,地铁隧道开挖引起的地层位移有可能危害地面建筑和地下管线的安全,甚至酿成重大灾难性后果;若过于保守,无疑将会大大增加不必要的人力、物力和财力。因此,深入研究地铁隧道开挖对邻近地下管线的影响这一课题就显得非常必要且意义深远。本文以哈尔滨轨道交通一号线电表厂站——清滨公园站区间隧道为工程背景,采用数值模拟的方法,利用MIDAS/GTS有限元软件,通过合理的简化和假设,变化各种参数,来研究隧道开挖对邻近地下管线的影响的主要因素及其规律。本文取得的主要内容和成果如下:(1)总结浅埋暗挖施工基本原理和地下管线的相关知识。(2)探索隧道穿越与之垂直的地下管线时,管线与隧道的相对位置、管线自身的参数、土质、开挖顺序、开挖进尺对管线变形的影响规律。(3)探索隧道穿越与之平行的地下管线时,管线与隧道的相对位置、管线自身的参数、土质、开挖顺序、开挖进尺对管线变形的影响规律。(4)总结隧道施工时邻近管线控制标准,提出地下管线的保护和控制措施。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-23
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-12
    1.1.1 课题背景  9-11
    1.1.2 研究的目的及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-22
    1.2.1 隧道开挖对地表移动的影响  12-18
    1.2.2 隧道开挖对地下管线的影响  18-22
  1.3 本文的研究方法及内容  22-23
    1.3.1 研究方法  22
    1.3.2 研究内容  22-23
第2章隧道浅埋暗挖施工及地下管线的模拟途径  23-39
  2.1 引言  23
  2.2 浅埋暗挖相关介绍  23-24
  2.3 地下管线相关介绍  24-26
    2.3.1 地下管线的埋设规律  24-25
    2.3.2 地下管线的破坏模式  25-26
  2.4 有限元法基本理论  26-29
    2.4.1 有限元法基本原理  26-27
    2.4.2 有限元法基本步骤  27-29
  2.5 基于MIDAS/GTS 有限元软件数值模拟途径  29-36
    2.5.1 工程概况  29-31
    2.5.2 基本假定  31
    2.5.3 本构模型  31-33
    2.5.4 参数确定  33-34
    2.5.5 模型尺寸  34-35
    2.5.6 边界条件  35
    2.5.7 施工方法及施工步骤  35-36
  2.6 本章小结  36-39
第3章隧道施工对与之垂直的地下管线的影响  39-69
  3.1 引言  39
  3.2 管隧相对位置对地下管线的影响  39-42
  3.3 管线自身参数对地下管线的影响  42-48
    3.3.1 管线直径对地下管线的影响  42-44
    3.3.2 管线壁厚对地下管线的影响  44-46
    3.3.3 管线材料对地下管线的影响  46-48
  3.4 土体自身参数对地下管线的影响  48-54
    3.4.1 土体弹性模量对地下管线的影响  48-50
    3.4.2 土体粘聚力对地下管线的影响  50-52
    3.4.3 土体内摩擦角对地下管线的影响  52-54
  3.5 隧道开挖顺序对地下管线的影响  54-62
    3.5.1 先挖左线后挖右线  55-58
    3.5.2 双线一端顺序开挖  58-60
    3.5.3 双线两端对称开挖  60-61
    3.5.4 三种开挖顺序的比较  61-62
  3.6 隧道开挖进尺对地下管线的影响  62-68
    3.6.1 开挖进尺为2m 时  63-64
    3.6.2 开挖进尺为4m 时  64-65
    3.6.3 开挖进尺为6m 时  65-66
    3.6.4 三种开挖进尺的比较  66-68
  3.7 本章小结  68-69
第4章隧道施工对与之平行的临近地下管线的影响  69-87
  4.1 引言  69
  4.2 管隧相对位置对地下管线的影响  69-72
    4.2.1 管隧水平距离变化的影响  69-71
    4.2.2 管隧垂直距离变化的影响  71-72
  4.3 管线自身参数对地下管线的影响  72-76
    4.3.1 管线直径对地下管线的影响  72-74
    4.3.2 管线壁厚对地下管线的影响  74-75
    4.3.3 管线材料对地下管线的影响  75-76
  4.4 土体自身参数对地下管线的影响  76-79
    4.4.1 土体弹性模量对地下管线的影响  76-77
    4.4.2 土体粘聚力对地下管线的影响  77-78
    4.4.3 土体内摩擦角对地下管线的影响  78-79
  4.5 隧道开挖顺序对地下管线的影响  79-83
    4.5.1 先挖左线后挖右线  80-81
    4.5.2 双线一端顺序开挖  81
    4.5.3 双线两端对称开挖  81-82
    4.5.4 三种开挖顺序的比较  82-83
  4.6 隧道开挖进尺对地下管线的影响  83-85
    4.6.1 开挖进尺为2m 时  83-84
    4.6.2 开挖进尺为4m 时  84
    4.6.3 开挖进尺为6m 时  84-85
    4.6.4 三种开挖进尺的比较  85
  4.7 本章小结  85-87
第5章隧道开挖对地下管线影响的控制体系研究  87-93
  5.1 引言  87
  5.2 管线控制标准  87-88
  5.3 控制措施  88-90
    5.3.1 主动控制措施  89-90
    5.3.2 被动控制措施  90
  5.4 管线监测方案  90-92
    5.4.1 直接观测法  91-92
    5.4.2 间接观测法  92
  5.5 本章小结  92-93
结论与展望  93-95
参考文献  95-100
致谢  100-101

地铁隧道浅埋暗挖施工对地下管线的影响

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