暗挖地铁隧道土体变形研究及其施工优化

论文摘要

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，也会涌现出大量的隧道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，如何在隧道施工过程中防止坍塌并可靠地预计和有效地控制施工所引起的地面沉陷以保护工程沿线建筑物和地下管线的安全，己成为城市地铁工程建设中必须解决的一项重要课题。本文采用有限元软件MIDAs．GTs对施工过程中浅埋隧道性状和地表沉降变形进行分析，研究不同因素的影响，为隧道施工提供理论上的指导。本文依托广州地铁六号线沙河站昭挖隧道地表沉降监测项目，对城市隧道昭挖施工引起的地表沉降规律进行研究。主要工作如下：(1)综述了隧道开挖引起的地表沉降理论；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)用MI『)As GTs数值分析软件建立了昭挖隧道的二维模型，研究不同因素对昭挖隧道性状的影响，重点研究了埋深、围岩性质、支护措施、开挖孔径、开挖方式对隧道开挖后周围土体稳定性的影响，主要对地表沉降、拱顶沉降、洞内收敛及拱底隆进行分析。(3)对沙河站昭挖隧道的实测数据进行分析总结，得出土层变形规律。(4)对广州地铁六号线沙河站昭挖隧道进行分析比较，结果表明，本文研究成果与实测结果的规律基本一致，从而为广州类似工程的设计浅和施工提供了依据，并对施工方案进行优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 我国城市地铁发展动态
• 1.3 国内外研究现状和发展趋势
• 1.3.1 经验公式法
• 1.3.2 模型试验法
• 1.3.3 理论预测法
• 1.3.4 有研究存在的问题
• 1.4 主要研究方法和手段
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第二章 暗挖隧道土层变形机理及旌工力学理论
• 2.1 隧道开挖土层变形机理
• 2.1.1 地层初始应力状态的改变
• 2.1.2 土体的固结沉降
• 2.1.3 地层损失理论
• 2.2 施工力学基本理论
• 2.2.1 施工力学基本概念
• 2.2.2 隧道施工力学基本原理
• 2.3 暗挖隧道支护结构的类型
• 2.3.1 预支护类型
• 2.3.2 支护结构类型
• 2.4 隧道支护及预加固措施的模拟
• 2.4.1 注浆小导管的力学模拟
• 2.4.2 管棚超前支护的力学模拟
• 2.4.3 锚杆的力学模拟
• 2.4.4 网喷混凝土的力学模拟
• 2.4.5 格栅钢架的力学模拟
• 2.5 小结
• 第三章 施工参数对土体变形的影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 数值模型计算分析
• 3.2.1 数值模型的建立
• 3.2.2 埋深对隧道性状和地表沉降的影响
• 3.2.3 围岩性质对隧道性状和地表沉降的影响
• 3.2.4 支护措施对隧道性状和地表沉降的影响
• 3.2.5 开挖孔径对隧道性状和地表沉降的影响
• 3.2.6 开挖方式对隧道性状和地表沉降的影响
• 3.3 小结
• 第四章 暗挖隧道监测分析
• 4.1 工程概况及地质条件
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 水文地质条件
• 4.2 监测的目的及原则
• 4.2.1 监测目的及意义
• 4.2.2 监测的原则
• 4.3 监测项目
• 4.3.1 地面沉降
• 4.3.2 拱顶沉降
• 4.3.3 洞内收敛
• 4.3.4 监测结果分析
• 4.4 小结
• 第五章 暗挖隧道施工数值模拟及优化
• 5.1 工程概况
• 5.2 数值模拟
• 5.2.1 基本假定及说明
• 5.2.2 计算参数的选取
• 5.2.3 模型的建立
• 5.2.4 计算结果及分析
• 5.3 工方案优化
• 5.3.1 开挖方式的优化
• 5.3.2 支护措施的优化
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢