沈阳地铁一号线盾构法开挖地表沉降规律的研究

论文摘要

随着国内经济和城市建设的发展,盾构法已成为我国城市地铁施工中一种重要的施工方法,盾构法隧道以其独有的智能化、安全、快捷等特点和优势,在地下工程中得到广泛的推广和应用。由施工引起的地面沉降是盾构隧道设计和施工中非常关心的问题之一。本文以沈阳地铁一号线一期工程重工街站～启工街站区间土压平衡盾构法隧道为主要研究对象,通过现场勘察和收集现场工程地质资料、施工工艺及地表沉降的监测资料,整理数据并对其沉降规律进行研究。利用大型有限元软件ADINA,对该盾构法隧道工程进行三维动态模拟。经过数值模拟结果和现场监测数据对比后,验证了数值模拟的可靠性,同时分析研究了盾构法各工况开挖过程中的地表沉降、围岩和支护结构的应力场、位移场,得到了土压平衡盾构法施工对地表沉降的影响规律。依据工程实际情况选取影响地表沉降的施工参数和支护结构参数,分析了隧道覆土厚度、地基模量、管片刚度、隧道间距、等代层弹性模量和土舱压力对地表沉降的影响规律,得出了各工况下地表沉降规律。

论文目录

• 0 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 盾构法开挖引起地表沉降的研究现状
• 1.2.2 盾构掘进地表变形的监测技术研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文研究内容及研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 2 沈阳重启区间地表沉降监测及结果分析
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 工程环境特征
• 2.1.2 工程地质条件
• 2.1.3 盾构隧道结构设计
• 2.2 沈阳地铁一号线重启区间监控量测
• 2.2.1 监测依据
• 2.2.2 主要监测项目和测点布设
• 2.3 地表沉降监测结果及分析
• 2.3.1 纵向地表沉降
• 2.3.2 横向地表沉降
• 2.4 本章小结
• 3 沈阳重启区间盾构隧道三维有限元数值模拟
• 3.1 盾构法施工的三维非线性有限元基本理论
• 3.1.1 三维有限元单元
• 3.1.2 三维有限元模型
• 3.2 盾构隧道施工过程的有限元模拟
• 3.2.1 有限元计算基本假设
• 3.2.2 初始地应力处理方法
• 3.2.3 管片的处理
• 3.2.4 等代层的模拟
• 3.2.5 隧道施工过程模拟
• 3.3 建立盾构法施工三维有限元数值模拟模型
• 3.3.1 数值分析的建模依据
• 3.3.2 计算域的确定
• 3.3.3 模型的建立
• 3.4 后处理结果及分析
• 3.4.1 DK6+571.14～DK6+691.14区间段模拟结果分析
• 3.4.2 位移场分析
• 3.4.3 开挖应力场分析
• 3.4.4 盾构隧道衬砌变形受力分析
• 3.5 本章小结
• 4 盾构法施工引起的地表沉降影响因素分析
• 4.1 隧道覆土厚度的影响
• 4.2 地基模量的影响
• 4.3 管片刚度的影响
• 4.4 隧道间距的影响
• 4.5 等代层弹性模量的影响
• 4.6 土舱压力的影响
• 4.7 本章小结
• 5 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献