盾构掘进过程中既有隧道反应分析研究

论文摘要

随着交通技术的不断发展,由于在隧道开挖中的优点,盾构法在各地的地铁建设中得到广泛应用。同时人们对地铁隧道的运营能力提出了更高的要求。因此,在我国地铁改造和新建工程中,平行双线盾构隧道的采用日益增多。近几年,天津大力发展地铁交通的工程建设,因此针对天津市地质特点,研究双线盾构隧道近距离施工的相互影响也是有意义的。本课题首先根据天津地铁一号线工程情况,利用大型有限元软件ABAQUS建立有限元模型,在模拟过程中,综合考虑了盾构隧道施工过程中的材料非线性、地层损失及衬砌注浆等因素。通过对隧道开挖过程进行数值分析,得出施工过程中土体目标截面上地表点的沉降值,该点变化规律与以往研究基本一致。同时将土体水平、竖向位移计算结果与地铁一号线实测数值对比,以校核验证模型参数的正确性,通过对比分析,两者吻合良好。然后以天津地铁二号线工程为背景,在完成开挖已建隧道模型的基础上近距离开挖新建隧道,观察后建隧道在施工开挖过程中,既有隧道和土体的应力、位移变化,进而得出新建隧道近距离施工过程中对既有隧道的影响。最后通过总结分析结果,提出盾构隧道超近距离施工时引起的问题及控制措施。本课题的研究将为今后天津市双线盾构隧道近距离施工提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 盾构技术发展现状
• 1.3 盾构施工引起地层移动的国内外研究现状
• 1.4 双线隧道施工引起地层移动的预测研究现状
• 1.4.1 双线隧道合理距离
• 1.4.2 双线盾构隧道近接施工
• 1.5 研究内容及思路
• 第二章 ABAQUS 软件及有限元理论基础
• 2.1 有限元理论
• 2.1.1 有限元基本原理
• 2.1.2 基本步骤
• 2.1.3 八节点等参单元
• 2.2 ABAQUS 软件的分析功能
• 2.2.1 ABAQUS 软件的基本介绍
• 2.2.2 本构模型
• 2.2.3 隧道衬砌的结构模型
• 2.2.4 初始应力场
• 2.2.5 固-固面摩擦接触
• 第三章 盾构法隧道施工引起的地层移动数值分析
• 3.1 隧道施工引起的地层移动理论
• 3.2 工程概况
• 3.3 模型建立
• 3.4 材料参数
• 3.4.1 土体参数
• 3.4.2 衬砌参数
• 3.5 施工过程的模拟
• 3.5.1 初始自重应力场计算
• 3.5.2 盾构隧道施工过程的模拟
• 3.5.3 开挖模拟
• 3.6 盾构隧道开挖过程分析
• 3.7 计算结果与实测结果对比
• 3.7.1 土体竖向位移
• 3.7.2 土体水平位移
• 第四章 盾构掘进引起邻近隧道反应的研究
• 4.1 工程概况
• 4.2 模型建立
• 4.3 双线盾构隧道开挖过程分析
• 4.4 两种本构模型计算结果及分析
• 4.4.1 隧道及土体位移
• 4.4.2 老隧道衬砌应力
• 4.5 结论
• 第五章 盾构邻近隧道施工的对策研究
• 第六章 建议及结论
• 参考文献
• 致谢