浅埋暗挖法开挖地铁隧道地表沉降规律分析

论文摘要

城市地铁隧道的开挖将不可避免的对隧道周围的地层产生影响,造成地表发生沉降,当沉降达到一定程度时便会对地表建筑以及地下管线等已有设施造成破坏,影响其正常的使用。为了减少由于隧道施工引起的地表沉降造成的对地面建筑物和地下设施的损害,有必要对地表沉降规律进行正确的分析并由此作出可靠的预计,从而可以选择最佳的施工方法,制定一套完善的措施以确保施工地区地面建筑物与地下管线等重要设施的安全。本文首先对城市地铁隧道开挖的力学原理及地表沉降原理进行了阐述与分析,介绍了目前地下工程中较为常用的数值分析方法及相关软件。并利用FLAC3D模拟软件对实际工程中的某软土地铁隧道的双侧壁导坑法施工进行了模拟,对施工所造成的地表沉降规律进行了总结,与现阶段公认比较成熟的地表沉降规律较为一致。通过分析可知,软土隧道开挖时掌子面的上半部是工程开挖的最危险区域,其前方的水平位移和垂直位移均较大。对于地表沉降的横向变形规律,地表沉降槽近似呈正态分布,修正的Peck公式也可以应用于浅埋暗挖法隧道施工地表沉降分析。在双侧壁导坑法施工中,除首先开挖的单侧导洞造成地表沉降占的比重较大外,中洞的开挖对地表沉降影响也相当明显。最后对软土隧道的开挖如何更有效的控制地表沉降提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的及意义
• 1.2 地表沉降规律研究现状
• 1.2.1 地表沉降规律预测方法
• 1.2.2 施工过程对地层的影响和防治
• 1.2.3 地表沉降控制基准的确定
• 1.3 研究内容
• 1.4 小结
• 第2章 隧道工程基本力学原理
• 2.1 围岩初始应力场
• 2.1.1 初始应力场的构成
• 2.1.2 初始应力场的变化规律
• 2.1.3 地下工程设计中初始应力的考虑
• 2.2 洞室开挖后力学状态分析
• 2.2.1 洞室开挖后力学状态的弹塑性分析
• 2.2.2 洞室开挖后力学状态的黏弹性分析
• 2.3 小结
• 第3章 地层沉降的规律及影响因素分析
• 3.1 隧道施工力学的一般原理
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 基本原理
• 3.1.3 施工力学效应
• 3.2 隧道工程主要施工方法介绍与对比
• 3.2.1 浅埋暗挖法
• 3.2.2 盾构法
• 3.2.3 浅埋暗挖法与盾构法修建地铁工程时的施工技术比较
• 3.3 地表沉降规律分析
• 3.3.1 地表纵向变形规律
• 3.3.2 地表纵向变形规律
• 3.4 地表沉降影响因素
• 3.4.1 埋深及覆跨比的影响
• 3.4.2 开挖跨度的影响
• 3.4.3 土层特性的影响
• 3.5 小结
• 第4章 地下工程数值分析软件及模型建立
• 4.1 地下工程常用数值分析方法和相关软件
• 4.1.1 常用数值分析方法
• 4.1.2 FLAC 软件概述
• 4.1.3 数值模拟施工过程的实现
• 4.2 计算模型的建立
• 4.2.1 地层和材料参数
• 4.2.2 边界条件与施工过程的模拟
• 4.2.3 计算模型
• 4.3 小结
• 第5章 地铁隧道地表沉降规律数值模拟分析
• 5.1 主要计算结果
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 初期支护锚杆轴力
• 5.2.2 地表横向沉降曲线
• 5.2.3 地表纵向沉降曲线
• 5.3 小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 在学期间参加的科研项目
• 在学期间发表的学术论文