浅埋暗挖地铁隧道开挖方案技术优化研究

论文摘要

地下铁道的发展极大的缓解了城市地面上交通拥堵的现象,对人民的生活和社会、的进步都起到了一定的促进作用。但是地铁隧道的施工技术问题一直以来都是隧道施工中的一个难点问题,如何进行地铁隧道施工,以及采取哪种合理的方式进行施工是工程界比较关心的问题。本文依托沈阳地铁工程项目,以青年大街—怀远门区间段的地铁隧道施工为背景,应用FLAC软件进行数值模拟分析。针对沈阳的地质情况以及各种开挖方式的适用范围和特点主要设计了全断面法、双侧壁导坑法、保留核心土台阶法三种方案进行模拟,为了提高文章的说服力本文对每种开挖方法的主要阶段都进行了模拟分析,以此来发现在分部施工中隧道开挖所遇到的问题。最后在总体方案对比中主要以围岩应力、监测点位移、弹塑性区域、锚杆轴力和衬砌的内力为目标函数来分析三种开挖方法的合理性,得出在沈阳特有的地质条件下最优的开挖方法。同时,在得出合理的开挖方法之后本文还对辅助施工措施—超前小导管注浆措施进行了优化分析,由于小导管的注浆范围直接关系到隧道周围围岩的稳定问题,所以本文在最优的开挖方法之下对小导管注浆的范围进行模拟分析,得出在此方法之下的合理的注浆范围。本文数值模拟中的参数都是经过现场测量所得到的,这对于文章的模拟结果来说具有了一定的真实性和可靠性,同时对于工程实践也有一定的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 地铁隧道开挖方法综述
• 1.2.1 开挖方式的种类及特点
• 1.2.2 地铁隧道开挖方法优化的研究现状
• 1.3 论文的研究内容和意义
• 1.3.1 研究主要内容和方法
• 1.3.2 研究目的及意义
• 2 工程概况
• 2.1 沈阳地铁基本概况
• 2.2 工程地质条件
• 2.2.1 沈阳地铁青怀区间隧道工程概况
• 2.2.2 勘察场地的地形、地貌
• 2.3 水文地质条件
• 3 隧道结构计算方法评述
• 3.1 引言
• 3.2 隧道计算刚体力学法
• 3.3 隧道计算结构荷载法
• 3.3.1 围岩压力的计算
• 3.3.2 围岩与支护结构平衡状态的建立
• 3.4 隧道结构计算连续介质力学法
• 3.5 其它隧道结构计算法
• 3.6 地铁隧道数值方法评述
• 3.6.1 地铁隧道数值方法研究现状
• 3.6.2 常用数值计算软件评述
• 4 隧道开挖优化分析方案
• 4.1 数值软件介绍
• 4.1.1 FLAC的计算原理
• 4.1.2 FLAC本构模型介绍
• 4.1.3 FLAC本构模型选择
• 4.1.4 FLAC的基本特征
• 4.2 隧道开挖方案的建立
• 4.3 开挖方案判断依据
• 4.3.1 数值模型的建立
• 4.3.2 计算模型及参数选取
• 5 模拟计算结果分析
• 5.1 方案一全断面法开挖数值模拟分析
• 5.1.1 未进行锚喷支护前的模拟分析
• 5.1.2 整体施工模拟分析
• 5.1.3 全断面开挖分析
• 5.2 方案二双侧壁导坑法开挖数值模拟分析
• 5.2.1 双侧壁导坑开挖模拟
• 5.2.2 侧壁导坑锚喷支护
• 5.2.3 整体施工模拟分析
• 5.3 方案三台阶法开挖数值模拟分析
• 5.3.1 上台阶开挖模拟
• 5.3.2 上台阶锚喷后的开挖模拟分析
• 5.3.3 核心土的开挖模拟分析
• 5.3.4 整体施工模拟分析
• 5.4 总体方案对比优化分析
• 5.4.1 位移分析
• 5.4.2 围岩应力及弹塑性状态分析
• 5.4.3 锚杆轴力及衬砌内力分析
• 5.5 辅助施工措施优化
• 5.5.1 应力分析
• 5.5.2 位移模拟分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在校期间研究成果
• 致谢