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西安地铁隧道施工对地表沉降的影响及控制措施研究

2020-12-02阅读(546)

西安地铁隧道施工对地表沉降的影响及控制措施研究

论文摘要

西安地处典型的黄土地区,作为“一带一路”国家发展战略中陆上丝绸之路的起点,即将踏上更加快速的发展轨道。城市地下交通轨道作为城市发展的重要标志,具有占地面积小、空间利用率高、运行速度快与地面线路连接方便等优点,但是在黄土地区进行地下轨道交通建设,会因黄土力学性质的特殊性而面临地表沉降等影响地铁建设及运营安全的问题,有必要对其进行研究。以西安二号线YCK20+623YCK21+799区间隧道工程研究对象,通过资料收集、理论分析与计算、现场监测、数值模拟等技术手段,对浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降及其控制措施进行了研究,提出了黄土地铁隧道工后沉降的施工控制方法,并获得了以下认识:（1）采用随机介质理论对地表沉降进行理论推导,借助Matlab软件选取不同埋深（12m、9m、6m、3m）的情况下来进行验算,得到影响隧道地表沉降的主要因素有两点:一是隧道埋深的影响,地表沉降量随着隧道的埋置深度的增加而减小;二是黄土自身的性质。（2）地表沉降监测到的地表最大沉降量为31.5mm,向左、右两侧地表沉降均逐渐减小。超过3倍洞径范围后,测点下沉量均迅速减少。围岩变形收敛主要发生在第一天,随后收敛逐渐减小,在12天以后开始向稳定趋势发展,表明黄土隧道变形具有一定的流变特性。（3）通过数值计算结果,地面沉降具有在隧道中心处大两侧较小的分布规律,沉降槽的形状类似于Peck（1969）提出的概率论中的正态分布曲线。土体的竖向应力表现为中间小两端大的特点,距中心线处越远竖向应力越小。随着隧道的开挖,隧道跨度范围内土体的竖向应力继续减小,土体侧压力系数随着深度增加而增大。（4）围岩加固对控制地表沉降起重要作用,应优先选择周边围岩加固,在还不满足沉降要求的前提下可进行掌子面注浆加固,掌子面注浆加固效果非常显著,今后应重视对掌子面注浆加固,以提高掌子面超前核心土的强度、稳定性,保证开挖安全顺利进行。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 选题背景及研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 隧道开挖引发地表沉降
  •     1.2.2 隧道监测技术
  •     1.2.3 隧道施工技术
  •   1.3 研究内容及技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 第二章 隧道开挖引起地表沉降的理论分析
  •   2.1 工程研究对象的概述
  •     2.1.1 工程概况
  •     2.1.2 地形地貌
  •     2.1.3 区域地质构造
  •     2.1.4 岩土结构及特性
  •     2.1.5 水文地质条件
  •     2.1.6 不良地质作用
  •   2.2 开挖隧道引发沉降的理论分析
  •     2.2.1 地表沉降的基础理论
  •     2.2.2 地表沉降计算的优化
  •   2.3 沉降的优化公式计算结果分析
  • YCK21+799 区间隧道地表沉降的主要因素'>  2.4 地铁二号线YCK20+623YCK21+799 区间隧道地表沉降的主要因素
  •     2.4.1 隧道埋深
  •     2.4.2 黄土性质
  •   2.5 本章小结
  • YCK21+799 区间隧道监测分析'>第三章 地铁二号线YCK20+623YCK21+799 区间隧道监测分析
  •   3.1 隧道变形监测
  •     3.1.1 监测基本原则
  •     3.1.2 监测内容
  •     3.1.3 监测方法
  •     3.1.4 数据处理
  •   3.2 西安地铁区间隧道沉降变形监测结果
  • DK20+810 地表沉降统计'>    3.2.1 DK20+600DK20+810 地表沉降统计
  • DK20+780 段左、右线地表沉降统计'>    3.2.2 1#竖井 DK20+620DK20+780 段左、右线地表沉降统计
  • SK8 段沉降统计分析'>    3.2.3 LDB6SK8 段沉降统计分析
  • YDB56 段地表沉降统计分析'>    3.2.4 YDB20YDB56 段地表沉降统计分析
  •   3.3 隧道引起地面沉降的监测结果分析
  •   3.4 浅埋暗挖法施工隧道地表沉降规律
  •     3.4.1 地表沉降的横向变形规律
  •     3.4.2 地表沉降纵向变化规律
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 浅埋暗挖地铁隧道开挖与支护过程数值分析
  •   4.1 MIDAS有限元软件的简介
  •   4.2 有限元计算原理
  •     4.2.1 模型计算选取方法
  •     4.2.2 隧道施工过程模拟的原理
  •     4.2.3 隧道施工过程的MIDAS/GTS实现
  •   4.3 模型建立计算方法的选取
  •   4.4 边界条件、初始地应力场和模拟单元类型的确定
  •   4.5 围岩强度准则的选取
  •   4.6 地表沉降数值模拟参数选取及结果分析
  •   4.7 本章小结
  • 第五章 浅埋暗挖法地铁隧道控制地面沉降施工措施
  •   5.1 地铁支护与加固措施的数值计算
  •     5.1.1 不同锚杆支护设计对比分析
  •     5.1.2 注浆小导管有限元计算分析
  •   5.2 地铁隧道浅埋暗挖工程常采用主要技术措施
  •     5.2.1 超前大管棚支护
  •     5.2.2 超前小导管注浆支护
  •     5.2.3 格栅钢架的加工与安装
  •     5.2.4 喷射混凝土施工
  •     5.2.5 初支背后回填注浆
  •   5.3 本章小结
  • 第六章 结论及展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王锋

    导师: 刘海松,朱再宜

    关键词: 地铁隧道,地表沉降,现场监测,数值模拟

    来源: 长安大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

    单位: 长安大学

    分类号: P642.26

    总页数: 76

    文件大小: 3377K

    下载量: 144

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