深埋城市地铁隧道对地层变形的影响及其合理埋置深度的确定方法研究

论文摘要

隧道城市地铁工程在我国的蓬勃发展,预计21世纪初至中叶将是我国大规模建设地铁的年代,与此相关,也会涌现出大量的岩土工程技术问题需要解决。在市区修建地铁隧道工程,施工所引起的地面沉陷将有可能危及周围建筑设施和地下管线等的安全,造成严重的经济损失和社会影响。因此,这些都为地铁隧道向深埋方向发展,已成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。本文通过对城市地铁隧道开挖的数值模拟分析得出：①总结了北京典型地层条件下浅埋暗挖法隧道开挖引起的地层变形的机理和规律,对地层变形的整个过程进行了详细的描述,总结了浅埋暗挖法的施工原理。并总结了地层变形控制原理的原理,以及技术措施。②过数值模拟,研究了埋深对地表沉降槽等相关参数的影响。得出地表最大沉降值、地层损失率和地表沉降槽反弯点距离随埋深变化的规律。③地铁隧道深埋将减小施工对地面及地层环境的影响,其中对减小地表沉降有着很大的作用。而要界定地铁隧道深浅埋,找出压力拱则是较为清晰有效的方法。本文讨论了压力拱的形成原理、定义以及压力拱的形成规律。并分别讨论了影响压力拱形成规律的几种因素,埋深、围岩力学参数、隧道跨度等。继而讨论了单一围岩条件下和分层围岩条件下压力拱的形成规律。最后以压力拱形成与否作为参照,研究浅埋隧道的分界方法。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 城市地铁隧道的发展动态
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 隧道开挖引起的地层移动的研究现状
• 1.3.2 国内外地铁埋置深度概况
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 要研究方法与手段
• 第二章 地铁隧道地层变形机理和规律
• 2.1 浅埋暗挖法施工地层变形机理和特点
• 2.1.1 北京地区地层变形机理
• 2.1.2 隧道施工引起地层变形规律
• 2.1.3 浅埋暗挖法施工原理
• 2.1.4 浅埋暗挖法施工引起地层变形的原因
• 2.1.5 隧道施工地表沉降机理分析
• 2.2 地层变形控制原理及技术措施
• 2.2.1 地层变形控制原理
• 2.2.2 地层变形控制技术措施
• 2.3 小结
• 第三章 埋深对地表沉降的影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 地铁区间隧道开挖引起地表沉降与埋深关系研究
• 3.2.1 模型的建立
• 3.2.2 计算分析工况
• 3.2.3 地层损失率和沉降槽反弯点距离与埋深的关系
• 3.3 小结
• 第四章 压力拱与压力拱形成规律研究
• 4.1 引言
• 4.2 压力拱成拱研究
• 4.2.1 压力拱形成原理
• 4.2.2 压力拱的定义
• 4.2.3 压力拱边界的确定
• 4.3 基于数值模拟的压力拱研究
• 4.3.1 数值模拟压力拱的形成
• 4.3.2 数值模拟压力拱的内、外边界
• 4.4 单一围岩压力拱形成规律研究
• 4.4.1 压力拱的影响要素研究
• 4.4.2 埋深对压力拱规律影响
• 4.4.3 围岩力学参数对压力拱规律影响
• 4.4.4 隧道跨度对压力拱规律影响
• 4.4.5 单一围岩压力拱变化规律总结
• 4.5 分层围岩中压力拱形成规律研究
• 4.5.1 计算模型
• 4.5.2 计算结果分析
• 4.5.3 分层围岩中压力拱变化规律
• 4.6 地铁隧道深埋浅埋的判别
• 4.7 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结及结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集