盾构掘进对临近地下管线的影响分析

论文摘要

城市地铁施工不可避免会对周围土体产生扰动,进而对邻近的地下管线产生影响,严重时会危及地下管线的安全。研究盾构施工开挖对邻近的地下管线的影响,对于保证已有设施的安全和正常使用具有重要意义。本文通过建立弹性地基梁模型对隧道施工引起的管线的影响进行了分析,并通过三维有限差分程序FLAC3D对盾构法施工引起管线的响应进行了分析。主要工作如下:通过弹性地基梁模型建立了考虑地基扩散角和管线埋深影响因素的挠度方程,通过初参数法求解出管线的位移表达式,转角表达式,弯矩表达式和剪力表达式,定量分析了地下管线变形与地基扩散角、埋深等因素之间的关系,并编制了MATLAB程序。为工程实践中确定管线的加固位置提供了理论依据。应用有限差分软件模拟盾构法隧道开挖过程。充分考虑不同盾构法开挖方式,不同管径,隧道距管线不同距离建立了精细的有限元模型,验证了解析解答。得到结论如下:管线水平位移特别小,在工程中可以忽略,管线的竖直位移与管线本身的刚度,管线距隧道的距离有关。双隧道开挖引起的管线位移可以看成是两个隧道单独开挖对管线的影响叠加。同时本文总结了盾构开挖时判断地下管线安全状况的方法,给出了在己知管线材料和管线竖向位移的情况下,通过简便计算方法计算管线的转角,弯矩和应力来判断管线安全状况的方法供隧道初步设计时参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 本文的研究意义
• 1.2 文献综述
• 1.3 本文的主要内容及创新点
• 2 计算理论及方法
• 2.1 概述
• 2.2 弹性地基梁的计算模型
• 2.3 弹性地基梁的挠曲线微分方程及其初参数法
• 2.4 三维快速拉格朗日元法的基本原理
• 3 基于弹性地基梁理论上的盾构掘进对地下管线位移及内力分析
• 3.1 概述
• 3.2 地下管线的受力分析和变形
• 3.3 工程算例分析
• 3.4 盾构开挖对地下管线影响因素分析
• 3.5 小结
• 4 盾构掘进对临近地下管线的影响分析
• 4.1 概述
• 4.2 单孔隧道开挖对管线的影响分析
• 4.3 双圆隧道开挖对管线的影响分析
• 4.4 双隧道开挖对管线的影响分析
• 4.5 小结
• 5 地下管线安全性判别及保护措施
• 5.1 地下管线安全性判别方法
• 5.2 减小地表沉降的控制方法
• 5.3 地下管线的保护措施
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献