沈阳地铁隧道暗挖区间施工稳定性研究

论文摘要

随着我国综合国力的提高,许多大城市都将跻身于国际大都市,其城市现代化建设也必将提速,而缓解城市交通压力的城市地铁建设将是重中之重。可以预料,21世纪必将是我国城市地铁建设的高峰时期。浅埋暗挖法是为了适应城市地下工程没有明挖条件而产生的隧道开挖方法,由于它的实用性和不影响地面交通的优越性,使其应用越来越广泛。而正是由于它主要应用在城市地下工程中,因此研究浅埋暗挖隧道施工稳定性和对环境的影响具有非常重要的现实意义。本文结合沈阳地铁工程实例,以保护围岩的自稳和指导施工为目的,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,从围岩变形、地表沉降、围岩及支护结构应力、塑性域等方面对隧道施工的稳定性做了系统的分析研究,得到沈阳地区砂性土层在施工中的沉降规律,并提出相关预警值及稳定性判别的建议。另外,针对沈阳地区的地质条件,论文采用数值模拟的方法,重点研究了施工方法、开挖进尺、双隧道错开距离开挖三种施工因素对隧道稳定性的影响,优化施工方案。研究认为：在沈阳地区,采用浅埋暗挖法修建城市地铁,覆土平均厚度9.5米,隧道尺寸为6.28×6.5米,轴线间距为13米的同向双隧道,采用台阶法开挖,进尺为1米,台阶长度3-5米,左右线错开10米距离施工,是可行而且合理的,只要施工方法、措施得当,可以保证隧道在施工中的动态稳定；隧道在施工中减少每次开挖进尺,能够明显减少地表沉降量及土体的水平位移；沈阳地区富水砂层地表沉降纵横向影响范围约为5倍洞径,施工扰动引起的地表沉降值大致在30-40mm。建议沈阳地区暗挖法施工中等跨度隧道的地表沉降预警值应该在40mm以上；建议沈阳地区暗挖法施工中等跨度隧道的区间收敛位移u收敛比du的稳定性判据为：u=1.36-14.20mm,du=0.22-2.26‰。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 浅埋暗挖法的发展和应用概述
• 1.2.1 浅埋暗挖法的发展简介
• 1.2.2 浅埋暗挖法的应用
• 1.3 土体隧道施工稳定性研究现状
• 1.3.1 土体隧道稳定性的研究
• 1.3.2 隧道施工过程中的稳定性研究
• 1.3.3 隧道施工过程数值模拟研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 砂性土层隧道浅埋暗挖法施工
• 2.1 土体的变形规律与本构模型
• 2.2 土体隧道围岩变形的影响因素
• 2.2.1 地质因素
• 2.2.2 人为因素
• 2.3 隧道施工引起的土体扰动机理分析
• 2.4 浅埋暗挖隧道施工工艺
• 2.4.1 前期辅助施工
• 2.4.2 开挖工法
• 2.4.3 辅助工法
• 第三章 数值模拟程序及计算原理
• 3.1 FLAC-3D程序简介
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 特点
• 3.1.3 适用范围
• 3.2 FLAC-3D计算基本原理
• 3.2.1 数学模型描述
• 3.2.2 数值公式表示
• 3.2.3 数值计算过程
• 第四章 沈阳地铁一号线第一标段暗挖区间数值模拟计算
• 4.1 工程概况及地质条件
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 场地水文地质条件
• 4.2 模型的建立
• 4.2.1 模型说明
• 4.2.2 围岩和支护结构参数确定
• 4.2.3 隧道施工过程模拟
• 4.3 数值模拟计算分析
• 4.3.1 模型的建立及网格划分
• 4.3.2 计算结果与实测值的比较分析
• 4.3.3 基于数值模拟计算的隧道施工稳定性分析
• 4.3.4 小结
• 第五章 暗挖隧道施工方法对隧道应力和变形的影响
• 5.1 概述
• 5.2 开挖工法对隧道性状的影响
• 5.2.1 计算方案
• 5.2.2 计算结果分析
• 5.2.3 结论
• 5.3 开挖进尺对隧道性状的影响
• 5.3.1 计算方案
• 5.3.2 结果分析
• 5.3.3 结论
• 5.4 双隧道错开长度对隧道性状的影响
• 5.4.1 计算方案
• 5.4.2 结果分析
• 5.4.3 结论
• 5.5 本章小结
• 第六章 沈阳地铁一号线第一标段暗挖区间现场监测及稳定性分析
• 6.1 工程概况
• 6.1.1 主体工程
• 6.1.2 工程地质概况
• 6.1.3 工程特点及难点
• 6.2 监控量测的目的和依据
• 6.3 监控量测的内容及方案制定
• 6.4 监测数据及分析
• 6.4.1 位移监测信息在围岩稳定性判别中的应用
• 6.4.2 监测数据整理分析
• 6.5 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历