青岛市近距离交叠地下工程围岩稳定性及安全保障研究

论文摘要

近距离交叠地下工程围岩稳定性及隧道安全保障研究是城市地铁网络化中的重要研究课题,本文以青岛市典型地铁交叠隧道工程的地质条件、施工环境为研究背景,采用理论分析和数值仿真模拟相结合的方法,从影响变形因素、模型公式推导、变形控制措施、施工方法优化这四个方面深入研究了近距离交叠隧道的施工技术问题,四方面的内容具体如下:①、分析了近距离交叠地下工程围岩稳定性和隧道衬砌结构变形的影响因素,并根据各因素的重要性进行了排序,明确了各因素的影响程度以及影响规律;拟合得到了既有隧道衬砌拱底变形槽最大沉降量的计算公式,通过与模拟结果对比,表明拟合公式能够代替数值模拟预测既有隧道衬砌拱底的最大沉降量;②、根据近距离交叠既有隧道的变形特点,利用弹性地基梁理论,提出了新模型,推导了既有隧道衬砌拱底变形槽反弯点处的沉降量和最大下沉坡度角的计算公式,补充了近距离交叠地下工程既有隧道衬砌结构变形的计算理论,且公式计算的可靠性和合理性通过了数值分析验证;③、总结了近距离交叠隧道的变形及破坏规律,针对其变形特点,模拟了五种工程加固措施,分析了它们各自的加固效果以及加固特点,通过优化组合,提出了控制近距离隧道变形的工程对策;另外为防止不均匀变形引起的破坏,确定了既有隧道变形缝的设置位置:④、模拟了三种不同施工方法开挖新线隧道的动态施工过程,研究了每种开挖方法围岩及隧道衬砌结构的变形特点,最终建议工程采用台阶法—CRD法—台阶法的施工方式开挖新线隧道,并且针对CRD法制定了既有隧道衬砌拱顶的沉降分配控制指标,为工程的施工提供了理论依据和技术支持。以上研究基本阐明了新线隧道近距离穿越既有隧道所面临的基本技术问题,掌握了有关此类工程的围岩和衬砌结构的变形规律,并且找到了有效控制变形的工程对策和施工开挖方法,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提出了建议和理论参考依据,保障了交叠地下工程施工与运营的安全。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及必要性
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究思路及内容
• 1.4 研究方法和创新点
• 2 近距离交叠地下工程影响因素研究
• 2.1 引言
• 2.2 正交试验设计原理及模拟试验设计
• 2.3 模拟试验结果及分析
• 2.4 小结
• 3 既有隧道衬砌计算模型研究
• 3.1 引言
• 3.2 模型介绍
• 3.3 计算效果评价
• 3.4 小结
• 4 交叠隧道工程变形控制研究
• 4.1 引言
• 4.2 变形及破坏规律描述
• 4.3 控制变形的工程措施
• 4.4 模拟计算分析
• 4.5 小结
• 5 新线隧道不同开挖施工方法优化研究
• 5.1 引言
• 5.2 三种开挖施工方法的说明
• 5.3 模拟计算结果分析
• 5.4 小结
• 6 结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要成果
• 主要参考文献