成都地铁区间隧道盾构施工引发地表沉降的数值模拟研究.pdf

西南交通大学
硕士学位论文
成都地铁区间隧道盾构施工引发地表沉降的数值模拟研究
姓名：王传琦
申请学位级别：硕士
专业：工程环境控制
指导教师：牟瑞芳
20080601
摘要盾构法隧道施工作为目前一种重要的隧道施工方法，施工过程不可避免的会对周围环境产生影响，其中地层沉降的影响尤为明显，因此研究施工造成的地表沉降十分必要。本文论述了盾构法隧道施工对地层的扰动的影响，介绍了目前学者关于盾构法施工造成地表沉降的研究现状，利用有限差分软件对隧道开挖进行了数值模拟，对引起地表沉降的各种因素进行了比较分析，得出了地层纵向沉降和横向沉降以及水平位移的规律，从而提出控制沉降的措施。本文利用有限差分软件的零模型和不断改变单元材料属性的功能及应力释放的方式实现模拟盾构开挖、盾尾注浆、衬砌管片支护过程，从而模拟隧道壁面土体的扰动和注浆层的处理。因此介绍了另外一种模拟盾构施工的方法，将一些与施工密切相关但又不易量化的变量如盾尾空隙的大小、注浆充填程度、隧道壁面土体受扰动的程度和范围等概括为均质、等厚的等代层。既能较客观地反映这些不易量化因素对地表位移的综合影响，又能避免研究过程中本文详细的分析了隧道埋深、盾尾注浆、掘进压力以及双线隧道不同盾构开挖方案对地层纵向、横向和水平向沉降的影响玫搅顺两邓孀耪庑┮蛩氐变化规律，并初步提出了一些控制沉降的措施，以期对工程起到指导作用。西南交通大学硕士研究生学位论文．第盾构法隧道的旅工过程。直接模拟三维施工是非常困难的，特别是盾尾空隙、的顾此失彼，达到既能反映工程的实际情况，又能简化计算模型的目的。关键词：盾构法施工；地表沉降：有限差分数值模拟；等代层；控制措施
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指导老师签名：辎茑占期樱堂西南交通大学曲南父迥大罕学位论文版权使用授权书槐Ｃ芮褂帽臼谌ㄊ椤．‘本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门‘或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于Ｃ芸冢年解密后适用本授权书；朐谝陨戏娇蚰诖颉”学位论文作者签名：日
西南交通大学学位论文创新性声明写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。工过程，考虑多种因素影响下成都地铁建设引发的地表沉降问题。利用有限差簏工是非常困难的，特别是盾尾空隙、隧道壁面土体的扰动和注浆层的处理。因此介本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：本文以成都地铁为背景展开研究，利用有限差分软件模拟盾构法隧道的施分软件的零模型和不断改变单元材料属性的功能及应力释放的方式实现模拟盾构开挖、盾尾注浆、衬砌管片支护过程，从而模拟盾构法隧道的施工过程。直接模拟三维绍了另外一种模拟盾构施工的方法，将一些与施工密切相关但又不易量化的变量如盾尾空隙的大小、注浆充填程度、隧道壁面土体受扰动的程度和范围等概括为均质、等厚的等代层。特别是对于双线地铁隧道的研究具有前展性。论文的研究对于成都地铁的建设具有十分重要的现实意义。
第一章绪论研究问题的提出西南交通大学硕士研究生学位论文第随着城市建设的快速发展，城市规模不断扩大，人口密度不断增长，一方面，要求城市建设迅速发展能与之相适应，使得城市市区内可供利用的土地面积越来越少，带来交通阻塞、空间拥挤、环境污染、基础设施落后、城市防灾能力弱化等“城市综合症”，恶化了居民的生活环境；另一方面，经济与社会的发展对城市集约化程度和提高效率要求方面越来越高。要解决城市建设与地面空间紧张的矛盾，以促进城市的可持续发展和加强环境保护，合理开发利用地下空间已成为一条扩大城市容量和功能的有效途径。为此，修建城市地下铁道、地下供排水、供电和通信电缆通道、地下煤气管道、行车隧道等各种城市隧道与地下构筑物在世界各国越来越受到人们的重视。地下铁道因其运输能力大、速度快等特点在人们的日常生活中发挥着越来越重要的作用，尤其在人口密集的大城市，其对于缓解地面交通压力，效果更是不可替代。近年来，随着我国经济的迅速增长，我国的地下铁道建设开始进入