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盾构推进对邻近浅基础影响及灾变控制研究

作　者: 吴昊
导　师: 杨平
学　校: 南京林业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 盾构推进浅基础有限元模拟灾变控制
分类号: U455.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

本文以南京地铁一号线南延线岔路口至南京南站区间工程为背景,通过现场跟踪监测,运用有限元软件对盾构法施工进行模拟研究,分别分析了各种工况条件下盾构掘进对周边地表和浅基础影响。主要研究成果如下：(1)通过现场实测数据可以看出,不同的复合地层对于浅基础影响差别很大,浅埋上软下硬地层中,盾构施工对浅基础较为敏感；浅埋硬塑状粉质粘土夹少量淤泥质粉质粘土地层中,对注浆反应程度相对较弱；在全断面淤泥质软土地层中掘进时,应尽量快速通过,减少对地表和浅基础扰动。(2)隧道埋深越深,反应到地表和浅基础沉降则是越小；反之隧道埋深越浅对地表和浅基础影响越大。地表和浅基础最大沉降随隧道埋深呈线性关系。在注浆浆液中掺加早凝剂,促使注浆层趁早达到强度,以减少对浅基础影响,还需要控制好注浆压力。盾构在复合地层中通过时,在全断面淤泥质粉质粘土中,地表和浅基础沉降量最小。隧道上方土层对地表和浅基础沉降影响较大,隧道以下下卧层对沉降影响较小。(3)分析了隧道开挖作用下常见的地表损害形式及浅基础破坏形式,结合现有控制标准,给出了地表沉降的控制基准,明确了隧道施工及监控量测的目标,为实际施工提供了决策和指导作用。还给出了隧道施工措施、地层加固、浅基础加固等保护措施,结合实际工程,提出了隧道施工的合理方案和补救措施。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 论文研究背景和意义  8
  1.2 国内外应用与研究现状  8-13
    1.2.1 盾构施工对周围地表影响研究  8-10
    1.2.2 盾构施工对邻近建筑物影响研究  10-11
    1.2.3 盾构施工对邻近桩基础影响研究  11-12
    1.2.4 盾构施工对邻近浅基础影响研究  12-13
  1.3 论文主要研究内容  13
  1.4 论文研究技术路线  13-15
2 隧道推进有限元模拟的相关理论  15-28
  2.1 有限元模拟软件的选用  15
  2.2 MIDAS/GTS软件简介  15-16
  2.3 MIDAS/GTS程序优点  16-18
  2.4 MIDAS/GTS程序基本原理  18-21
    2.4.1 材料非线性(物理非线性)  18
    2.4.2 几何非线性  18-19
    2.4.3 弹塑性问题的本构方程  19-20
    2.4.4 屈服准则  20-21
  2.5 有限元法基本步骤  21-22
  2.6 盾构法施工三维非线性有限元模拟方法  22-25
    2.6.1 盾构法施工原理  23
    2.6.2 盾构法主要技术环节  23-24
    2.6.3 盾构推进影响浅基础主要因素  24-25
  2.7 盾构法施工三维非线性有限元模型  25-27
    2.7.1 材料性态的模拟  25-26
    2.7.2 荷载的模拟  26-27
    2.7.3 计算流程  27
  2.8 本章小结  27-28
3 隧道推进实测数据分析  28-38
  3.1 工程概况  28-30
    3.1.1 区间工程地质及水文地质条件概况  28-29
    3.1.2 区间复合地层分布  29
    3.1.3 盾构区间周围环境  29-30
  3.2 盾构推进对周边环境影响  30-31
    3.2.1 盾构推进对周边环境的实测与分析  30-31
  3.3 盾构推进对环境影响的实测数据分析  31-36
    3.3.1 沿轴线上方地表沉降规律  31-32
    3.3.2 复合地层中地表沉降规律  32-34
    3.3.3 隧道周边浅基础沉降规律  34-35
    3.3.4 复合地层中浅基础沉降规律  35-36
  3.4 本章小结  36-38
4 隧道推进对浅基础影响的数值模拟分析  38-52
  4.1 盾构推进对地表影响的模拟  38-43
    4.1.1 模型尺寸  38
    4.1.2 土体参数  38
    4.1.3 有限元模拟步骤  38-39
    4.1.4 埋深对土体变形的影响分析  39-41
    4.1.5 复合地层对地表的影响分析  41-43
  4.2 盾构推进对浅基础影响的模拟  43-51
    4.2.1 埋深对浅基础的影响分析  43-46
    4.2.3 注浆层弹模对浅基础的影响分析  46-47
    4.2.4 注浆压力与浅基础的影响分析  47-48
    4.2.5 隧道与浅基础水平距离的影响分析  48-49
    4.2.6 复合地层与浅基础的影响分析  49-51
  4.3 本章小结  51-52
5 盾构法施工对浅基础灾变控制  52-63
  5.1 灾变控制标准  52-54
  5.2 盾构推进时地表移动和变形对浅基础危害  54-55
  5.3 灾变控制措施  55-62
    5.3.1 预防措施  55-59
    5.3.2 施工控制措施  59-62
  5.4 本章小结  62-63
6 结论与展望  63-65
  6.1 论文主要结论  63-64
  6.2 研究展望  64-65
参考文献  65-69
详细摘要  69-70
Abstract  70

盾构推进对邻近浅基础影响及灾变控制研究

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