城市隧道盾构法施工开挖面稳定性研究

论文题目: 城市隧道盾构法施工开挖面稳定性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 地质工程

作者: 裴洪军

导师: 孙树林

关键词: 盾构隧道法,土压平衡式盾构,开挖面稳定系数,盾构支持力,筒仓计算模型,非线性仿真分析

文献来源: 河海大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着我国改革开放的进一步深入,充分开发地下空间成为现代城市可持续发展的必要手段,是城市空间协调发展的一个新热点。盾构隧道法开挖凭借自身的优势成为城市地下施工的主要手段,其中土压平衡式盾构目前在国内使用较为普遍。开挖面的稳定是盾构施工技术的关键问题,直接影响到周边环境。目前,国内盾构支持力的确定仍然处于过分依赖工程经验的阶段,对盾构施工开挖面稳定性研究在国内相对比较少。因此,本文的研究具有一定的学术价值和工程实际应用的指导意义。本文针对如上所述,主要进行以下研究工作: 1、通过阐述土压平衡式盾构机工作原理,对盾构掘进过程中所引起的环境效应进行了详尽地分析,揭示了开挖面的稳定性是影响周边环境的重要因素之一。 2、根据非线性有限元仿真分析的基本原理及其在ANSYS软件中的具体实现过程,阐述了三类非线性问题,探讨了弹塑性分析的基本方程和常用的强度准则,提出了非线性有限元仿真分析中盾构施工开挖面失稳的判别依据。 3、根据极限平衡理论,利用前人学者提出的极限平衡计算模型(简仓计算模型),推导了盾构支持力的计算公式。针对南京地铁施工条件和施工工艺,应用数学计算软件MATALAB进行极值计算,并用有限元仿真分析验证了计算结果的正确性,提出了应用极限平衡法计算盾构支持力的新思路。 4、在分析开挖面稳定系数计算公式的基础上,应用开挖面稳定系数的计算公式推导出盾构支持力的计算公式,同时针对南京地铁的施工条件和施工工艺计算盾构支持力。本文的着重点在于通过分析开挖面失稳机理,深入探讨影响开挖面稳定的因素,揭示了埋深比是影响开挖面稳性的最重要因素。从简仓计算模型和开挖面稳定系数的计算公式推导出盾构支持力的计算公式。在此基础上,基于ANSYS平台,编制了计算程序,建立三维DP弹塑性有限元计算模型,进行非线性仿真分析。在仿真过程中进行ANSYS后处理分析,能够针对不同盾构支持力条件下进行地表变形、土体塑性变形的比较,得出了较为满意的结论。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1．1 本文研究的背景和意义

1．2 隧道盾构法施工开挖面稳定研究现状

1．3 本文研究的主要工作

第二章土压平衡盾构机工作原理及盾构开挖掘进环境效应分析

2．1 土压平衡式盾构机工作原理

2．2 盾构开挖掘进环境效应分析

2．3 盾构支持力的影响因素

第三章开挖面稳定非线性 FEM仿真分析的基本原理及其在 ANSYS中的实现

3．1 非线性问题的分类

3．2 弹塑性分析基本原理

3．3 材料非线性分析过程

3．4 盾构开挖面稳定性的失稳判据

第四章开挖面稳定性的极限平衡法分析

4．1 极限平衡法计算原理

4．2 工程实例计算

4．3 极限平衡法计算盾构支持力的探讨

第五章开挖面稳定性的优化及工程实例分析

5．1 盾构施工开挖面稳定系数

5．2 稳定系数合理范围讨论的工程实例分析

5．3 小结

第六章结论

6．1 结论与认识

6．2 尚待进一步研究的问题

参考文献

附录

致谢

发布时间: 2005-07-07

参考文献

[1].多层土及考虑刀盘开口面积的盾构开挖面稳定性分析[D]. 谢晓晖.天津大学2009
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[3].黄土地铁隧道盾构开挖面稳定性研究[D]. 王干.西安理工大学2017
[4].盾构开挖面稳定性理论与试验研究[D]. 李君.浙江大学2010
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[6].狮子洋隧道施工过程管片受力特征及开挖面稳定性研究[D]. 柴文书.北京交通大学2009
[7].土压平衡盾构隧道开挖面稳定性理论分析和工程应用[D]. 朱亚林.中国地质大学（北京）2014
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[9].砂土地层盾构掘进开挖面稳定试验研究[D]. 刘念.北京交通大学2015
[10].盾构隧道开挖面稳定性的数值模拟研究[D]. 许春彦.天津大学2008

城市隧道盾构法施工开挖面稳定性研究

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