大断面浅埋暗挖车站隧道施工方案比选及对邻近构筑物的影响研究

大断面浅埋暗挖车站隧道施工方案比选及对邻近构筑物的影响研究

论文摘要

城市地铁车站隧道工程一般断面较大、埋深较浅、周边环境复杂,一旦发生沉降事故,将可能造成地表建筑物及地下管线的损坏。因此,研究其施工过程、地层变形规律、施工过程对周边环境的影响具有重要的现实意义。本论文以北京地铁四号线西四站主体暗挖段为工程背景,采用数值模拟和现场监测相结合的手段。首先,对地下工程中的常用支护形式进行分类,支护形式的力学效果模拟方式进行分析。同时设计数值实验,分析浅埋暗挖隧道开挖引起地层沉降的原因。其次,对西四站主体暗挖段四种不同施工方案进行数值模拟,对比分析地表沉降、拱顶沉降、隧道变形、地表建筑物差异沉降等指标。在此基础上,对变形的规律进行分析。最后,对西四站设计施工过程进行数值模拟,并与实际监测的结果进行对比,分析邻近管线和建筑物的安全状况。讨论数值分析和实际监测的差异及原因,准确地认识数值模拟的结果。通过上述问题的研究,取得以下主要成果:1、通过对地下工程常用的支护形式,以及这些支护形式的力学效果的归纳,总结出数值模拟中力学效果常用的模拟方法。2、通过对浅埋暗挖隧道开挖引起地层变形的原因进行数值模拟,分析得出其中的主要因素和次要因素,并总结出常用的地层变形控制措施。3、通过对西四站四种施工方案的数值模拟分析,优选出对保护既有构筑物最有利、最适合西四站施工的合理施工方案。4、分析得出大断面浅埋暗挖隧道沉降及变形与隧道开挖之间的关系,为类似工程中预测变形的发展趋势提供了参考依据。5、根据管线及地表建筑物的变形控制标准,对施工过程中邻近地下管线及邻近地表建筑物的安全状况做出了初步评价。

论文目录

  • 致谢
  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 论文研究目标
  • 1.4 主要研究方法和内容
  • 3D计算原理'>第二章 FLAC3D计算原理
  • 3D的基本原理'>2.1 FLAC3D的基本原理
  • 3D的特点'>2.2 FLAC3D的特点
  • 3D的计算步骤'>2.3 FLAC3D的计算步骤
  • 3D与其他数值方法相比的异同点'>2.4 FLAC3D与其他数值方法相比的异同点
  • 3D中的基本本构模型'>2.5 FLAC3D中的基本本构模型
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 浅埋暗挖隧道施工力学基本问题研究
  • 3.1 隧道施工力学基本概念
  • 3.2 隧道施工力学的基本原理
  • 3.2.1 隧道施工力学过程
  • 3.2.2 新奥地利隧道施工法
  • 3.2.3 隧道施工力学基本原理
  • 3.3 隧道施工力学效应
  • 3.4 浅埋暗挖隧道支护结构的类型
  • 3.4.1 预支护类型
  • 3.4.2 支护结构类型
  • 3.5 隧道支护及预加固措施的模拟
  • 3.5.1 注浆小导管的力学模拟
  • 3.5.2 管棚超前支护的力学模拟
  • 3.5.3 锚杆的力学模拟
  • 3.5.4 网喷混凝土的力学模拟
  • 3.5.5 模筑混凝土的力学模拟
  • 3.5.6 格栅钢架的力学模拟
  • 3.6 小结
  • 第四章 浅埋暗挖隧道地层沉降原因及控制对策
  • 4.1 影响地层沉降变形的主要因素
  • 4.2 地层沉降变形的影响因素的数值分析
  • 4.3 控制地层沉降变形的主要对策
  • 4.4 小结
  • 第五章 西四站主体暗挖段工程概况
  • 5.1 工程背景
  • 5.1.1 工程地质条件
  • 5.1.2 水文地质条件
  • 5.2 建立三维模型
  • 5.3 设计加固措施
  • 5.4 模型力学参数选取
  • 5.5 小结
  • 第六章 大断面浅埋暗挖车站隧道合理施工方案选择
  • 6.1 施工方案
  • 6.2 地表和隧道变形分析
  • 6.2.1 地表位移分析
  • 6.2.2 拱顶沉降分析
  • 6.2.3 边墙单侧收敛分析
  • 6.2.4 拱底隆起分析
  • 6.3 塑性区分析
  • 6.4 古建筑物倾斜分析
  • 6.5 小结
  • 第七章 大断面浅埋暗挖车站隧道施工变形规律分析
  • 7.1 地表沉降规律分析
  • 7.2 拱顶沉降规律分析
  • 7.3 边墙单侧收敛规律分析
  • 7.4 拱底隆起规律分析
  • 7.5 小结
  • 第八章 大断面浅埋暗挖车站隧道施工对邻近既有工程的影响
  • 8.1 邻近地下工程距离划分及分类
  • 8.1.1 新建隧道与邻近既有工程距离的划分
  • 8.1.2 邻近既有工程的分类
  • 8.1.3 邻近地下工程的研究方法
  • 8.2 建筑物的变形标准
  • 8.3 管线变形标准
  • 8.4 隧道施工对管线影响的数值模拟分析
  • 8.5 隧道施工对建筑物影响的数值模拟分析
  • 8.6 小结
  • 第九章 结论及展望
  • 9.1 结论
  • 9.2 展望
  • 参考文献
  • 作者简历
  • 学位论文数据集
  • 相关论文文献

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