城市隧道浅埋暗挖地表沉降规律及控制研究

论文摘要

在城市隧道工程中,隧道施工都会不可避免地产生地面沉降及地层位移,由于周边建筑物及地下管线众多,往往对隧道施工产生的地面沉降有着严格的限制要求,因此,对地面沉降规律进行研究及预测显得十分重要。城市隧道埋深较浅,多采用盾构法施工,国内外研究较多,而采用浅埋暗挖法开挖的相对较少,故对浅埋暗挖法施工引起的地表及地层沉降规律进行研究具有重要的意义。本文依托武广客运专线浏阳河隧道出口浅埋暗挖段地表沉降监测项目,对城市隧道浅埋暗挖施工引起的地表沉降规律进行研究。主要工作如下:(1)综述了隧道开挖引起的地表沉降理论,包括地层沉降机理,隧道开挖的地表沉降横向变形规律和纵向变形规律,以及几种现有的地表沉降预报预测方法。(2)对武广客运专线浏阳河隧道出口浅埋暗挖段地表沉降进行了现场监测,并结合监测数据,进行隧道浅埋暗挖引起的地表沉降规律研究,得出了隧道浅埋暗挖施工时地表及地层的横向和纵向变形规律。(3)通过对浏阳河隧道三台阶临时仰拱封闭法施工及其支护进行二维数值模拟,研究了隧道开挖引起的地表及地层横向沉降规律,得出了三台阶法开挖时各开挖步下的地表及地层沉降规律。(4)分析了隧道开挖作用下常见的地表损害形式,并对开挖引起的地表沉降控制标准及地面沉降容许值进行分析,最后从地层预加固、不同隧道开挖方法和各种类型支护方法分别阐述了地表沉降控制措施及其控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出与研究意义
• 1.2 城市隧道的主要施工方法
• 1.3 影响隧道围岩稳定性的主要因素及其分析方法
• 1.3.1 影响地下工程稳定性的主要因素
• 1.3.2 围岩稳定性分析方法
• 1.4 隧道浅埋暗挖地表沉降研究现状
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 隧道开挖对地层影响及地表沉降分析理论
• 2.1 隧道开挖引起的地层沉降机理
• 2.1.1 地层初始应力状态的改变
• 2.1.2 土体的固结沉降
• 2.1.3 地层损失理论
• 2.2 暗挖法施工地层沉降规律
• 2.2.1 地下工程开挖时工作面稳定分析
• 2.2.2 地表沉降的横向变形规律
• 2.2.3 地表沉降随开挖面掘进的纵向变化规律
• 2.3 地表沉降预报预测
• 2.3.1 双指数曲线预测法
• 2.3.2 Logstic曲线法
• 2.3.3 基于施工过程力学分析的变位预测法──有限元预测法
• 2.3.4 非确定性的预测方法──随机法
• 2.4 本章小结
• 第三章 武广客运专线浏阳河隧道浅埋暗挖段地表沉降分析
• 3.1 工程概况及施工技术难点
• 3.1.1 隧道工程位置
• 3.1.2 地形地貌特征
• 3.1.3 区域气候特征
• 3.1.4 河流水文特征
• 3.1.5 场地环境
• 3.1.6 工程措施建议
• 3.2 地层变形和沉降控制施工技术
• 3.2.1 施工方案
• 3.2.2 支护方案
• 3.3 浅埋暗挖地表沉降现场观测及结果分析
• 3.3.1 现场监测研究内容和方案
• 3.3.2 沉降现场观测
• 3.3.3 工作面开挖的地层变位规律研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 武广客运专线浏阳河隧道浅埋暗挖段数值模拟分析
• 4.1 引言
• 4.2 浅埋暗挖法洞室施工的基本程序及有限元模拟方法
• 4.2.1 超前预支护等辅助施工措施的数值模拟方法
• 4.2.2 洞室开挖的模拟方法
• 4.2.3 开挖期及后期支护与衬砌的模拟方法
• 4.3 弹塑性有限元方法
• 4.3.1 基本概念
• 4.3.2 土体的变形特性
• 4.3.3 土的弹塑性模型
• 4.3.4 弹塑性有限元法
• 4.4 有限元模型的建立
• 4.5 计算过程
• 4.6 计算结果及分析
• 4.6.1 地层沉降分析
• 4.6.2 衬砌安全性评价
• 4.7 本章小结
• 第五章 隧道开挖引起地表沉降的控制研究
• 5.1 隧道开挖引起的地表沉降损害形式
• 5.2 地表沉降控制标准分析
• 5.2.1 按地面环境要求分析地面沉降控制标准
• 5.2.2 按地层与结构稳定要求分析地面沉降控制标准
• 5.2.3 地面沉降容许值的确定
• 5.3 控制措施及效果
• 5.3.1 地层预加固方法及其控制地面沉降的效果
• 5.3.2 各种开挖方法及其控制地面沉降的效果
• 5.3.3 各种类型支护及其控制地面沉降的效果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况及科研情况