哈尔滨地铁盾构法施工地层变形规律的研究

论文摘要

随着地铁在我国各大城市的兴建,盾构法施工以其智能化、安全性和对周边建筑的低影响性被广泛应用于城市地铁的施工,但是控制盾构掘进引起地表沉降技术,仍然是广大技术工作者科研工作者普遍关心的问题之一,也是设计、施工人员考虑的首要问题。文中以哈尔滨地铁一号线工程为背景,在哈尔滨南站站至农科院区间进行了隧道开挖过程中地层变形的现场观测。对隧道SK0+294.40-SK1+456.985范围段进行了详细观测,得到盾构行进过程中的地表沉降情况,通过分析设计地质资料、施工技术方案和地层位移变形资料,总结了哈尔滨高寒冻土地区地铁盾构行进程中地层变形的规律,并利用ANSYS进行有限元三维模拟分析,通过计算结果与实测数据的对分析,验证了数值模拟模型的可靠性。在计算结果与实测结果吻合良好的基础上,课题针对盾构法隧道施工影响周围地层形变的主要因素——刚度折减系数、注浆压力、支护压力、以及不同隧道埋深进行了分析研究,总结了盾构法引起地层变形的规律,讨论了盾构施工对周围土体应力应变扰动及引起土体损失的影响因素。这些分析研究为今后哈尔滨等东北高寒地区及相似地质条件的地铁设计与施工提供了参考。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文的研究思路及主要内容
• 2 盾构法隧道工程监控量测及分析
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 工程地质条件
• 2.1.2 气候、气象条件
• 2.1.3 冻胀性分类及评价
• 2.2 哈尔滨地铁南农区间隧道地层变形监测
• 2.2.1 监测依据
• 2.2.2 主要监测项目及方法
• 2.2.3 观测点布置和监测频率
• 2.2.4 监测控制标准
• 2.2.5 监测结果及分析
• 2.3 本章小结
• 3 隧道盾构施工动态模拟及分析
• 3.1 隧道盾构施工的有限元方法
• 3.2 隧道开挖有限元模拟
• 3.2.1 土体本构模型的比较与选取
• 3.2.2 初始地应力场的计算
• 3.3 模型建立与参数选取
• 3.3.1 建模依据
• 3.3.2 计算范围的确定
• 3.3.3 开挖步设置
• 3.3.4 计算参数的选取
• 3.3.5 单元选择及网格划分
• 3.3.6 单元生死设置
• 3.4 后处理结果及分析
• 3.4.1 SK0+294.40～SK1+456.98区间段模拟结果分析
• 3.4.2 土体水平位移模拟结果分析
• 3.4.3 纵向地表沉降时间历程曲线分析
• 3.5 本章小结
• 4 不同工况下的隧道盾构法施工模拟研究
• 4.1 刚度折减系数影响的研究
• 4.2 注浆压力影响的研究
• 4.3 支护压力变化的研究
• 4.4 不同埋深的影响
• 4.5 地表和土层位移变化规律的研究
• 4.5.1 地表和土层位移变化的总体特点
• 4.5.2 隧道轴线方向上不同位置地表土体变形特点
• 4.5.3 横向不同距离不同埋深土体的变形特点
• 4.6 隧道开挖对邻近浅基础的影响
• 4.7 平行隧道开挖的影响
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集