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管棚预支护技术在西安地铁中的应用

作　者: 董国松
导　师: 杨更社
学　校: 西安科技大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 地铁隧道管棚预支护黄土地层现场监测数值模拟
分类号: U231.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 54次
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内容摘要

随着城市化的快速发展，城市交通面临着越来越严峻的挑战，很多城市都在采取各种措施来缓解交通压力，但由于城市规模的限制和城市人口的不断增加，地上交通越来越难以发展。西安作为我国西北地区重点建设的国际化大都市，在城市不断发展、前进的同时，其交通拥堵问题也体现得越来越明显，修建地铁、发展城市地下轨道交通已刻不容缓。本文以西安地铁一号线洒金桥～北大街区间隧道为工程背景，针对黄土地区地铁隧道开挖过程中管棚预支护技术的应用进行研究。本文采用现场监测、理论分析和有限元数值模拟相结合的研究方法，通过现场监测取得数据，对监测数据进行分析，进而分析围岩变形的原因及管棚预支护的支护原理。本文总结了管棚预支护的支护机理及常用的几种弹性力学模型，对管棚参数的设计进行了详细的分析；对区间隧道的工程概况及水文地质条件进行了介绍，并对施工地层的不良土层及地质现象进行了分析；以施工现场的实际设计、施工参数为基础，对施作管棚预支护时隧道的开挖过程以及管棚与围岩的相互作用进行了有限元数值模拟，对管棚预支护对围岩稳定所起的作用进行分析研究；对现场监测数据进行分析，进行函数拟合，并与有限元计算值进行对比，验证区间隧道管棚预支护设计、施工的合理性。管棚预支护技术是地铁隧道施工的主要辅助工法之一，研究管棚预支护技术在黄土地区地铁隧道中的应用，对我国西北黄土地区地铁项目的建设施工具有重要的实践意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景及研究意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 研究意义  10-11
  1.2 管棚预支护国内外研究现状  11-14
  1.3 本文研究内容和方法  14-16
2 管棚预支护技术作用原理  16-29
  2.1 管棚预支护用途及分类  16-17
    2.1.1 管棚预支护的用途  16
    2.1.2 管棚预支护技术分类  16-17
  2.2 管棚支护机理  17-18
  2.3 管棚力学行为分析  18-22
    2.3.1 管棚力学模型的基本观点  18-19
    2.3.2 管棚力学模型的建立  19-21
    2.3.3 管棚作用范围  21-22
  2.4 管棚的设计参数确定  22-27
    2.4.1 钢管型号  22-23
    2.4.2 环向间距  23-26
    2.4.3 钢管仰角  26
    2.4.4 水平搭接长度  26
    2.4.5 钢架间距  26
    2.4.6 注浆参数  26-27
    2.4.7 管棚工作室及导向墙的设计  27
  2.5 本章小结  27-29
3 西安地铁区间隧道工程概况及施工方案  29-38
  3.1 工程概况  29-30
  3.2 工程水文地质条件  30-33
    3.2.1 地层岩性  30-31
    3.2.2 湿陷性黄土  31-32
    3.2.3 人工填土  32
    3.3.4 古土壤  32
    3.2.5 区间水文  32-33
  3.3 西安地铁管棚支护方案  33-37
    3.3.1 管棚支护参数的确定  33
    3.3.2 管棚施工工艺流程  33-36
    3.3.3 管棚施工质量控制措施  36-37
    3.3.4 管棚施工注意事项  37
  3.4 本章小结  37-38
4 管棚预支护的有限元数值模拟  38-56
  4.1 有限元数值模拟的基本原理  38-39
    4.1.1 有限元法基本原理  38
    4.1.2 开挖（卸载）施工的模拟  38-39
    4.1.3 数值模拟软件简介  39
  4.2 管棚预支护数值模拟  39-41
    4.2.1 计算假定  39-40
    4.2.2 计算工况  40
    4.2.3 计算模型建立  40-41
    4.2.4 计算参数的选取  41
  4.3 数值模拟计算与分析  41-55
    4.3.1 施作管棚预支护  41-46
    4.3.2 不施作管棚预支护  46-49
    4.3.3 不同开挖步距下管棚预支护效果分析  49-54
    4.3.4 有限元计算结果对比分析  54-55
  4.4 本章小结  55-56
5 西安地铁区间隧道监测结果分析  56-73
  5.1 监测目的和意义  56
  5.2 监测项目和方法  56-59
    5.2.1 监测项目与测点布置  56-58
    5.2.2 监测方法  58
    5.2.3 围岩支护效果的判断  58-59
  5.3 监测数据处理与分析  59-68
    5.3.1 回归函数的选定  59-61
    5.3.2 监测数据处理与分析  61-68
  5.4 围岩压力监测数据处理与分析  68-71
  5.5 现场监测数据与有限元计算结果对比  71
  5.6 本章小结  71-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79

管棚预支护技术在西安地铁中的应用

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