太原粘质粉土及砂土层双线隧道施工地表沉降特征研究与预测分析

论文摘要

双线隧道施工相互影响,导致的地表沉降不仅关系着隧道自身的安全与可靠,而且会对邻近地下管线和地表的建构筑物产生影响。地表沉降沿横向演变规律是隧道施工扰动效应的重要体现,是掌握隧道稳定性状况以及对周围影响程度的基础。论文针对太原地区地质条件,研究地铁隧道盾构施工引起的地表沉降的横向变化规律,探索双线隧道盾构施工过程中地表沉降的预测方法,为双线隧道的空间位置、预测方法、稳定性控制措施等合理确定提供依据。本文以二号线中心西街站—南中环街站为研究背景,通过明确定义隧道净埋深与净间距的区别,以隧道最外边缘到地面的最小距离为净埋深,以双线隧道外边缘之间最小距离为净间距(以隧道中心到地面的最小距离为埋深,以双线隧道中心之间最小距离为间距),通过现场地质调研、理论分析、计算机模拟、灰色关联分析、实测数据回归分析等手段,研究了太原粘质粉土及砂土层的双线盾构隧道开挖过程中土层条件、地下水、隧道断面、净间距、净埋深对地表沉降的变化特征,分析了这些因素与地表沉降间的相关性,掌握了这些因素的主要和次要关系,并且通过实测数据分析,对研究区段的Peck法预测地表沉降的关键参数取值进行了研究,从设计、环境和施工的角度出发进一步提出了控制双线隧道施工地表沉降的措施与方法。主要研究内容及其结论如下:(1)对太原中心西街站—南中环站区间粘质粉土及砂土层的土体特征进行调研分析,发现地铁施工区段存在粘质粉土及砂土层厚度占比不同,地下水位变化幅度较大、渗透性较强,液化层以及其他较差的土层条件,容易在施工中引起开挖面失稳、地表沉降较大,以及管涌流沙等事故。(2)通过对中外的已有成果进行收集整理,从机理、过程、变化规律、影响因素以及预测方法等方面对双线隧道地表沉降进行研究,得到了一些地铁盾构施工地表沉降的规律。(3)基于太原河漫滩地层粘质粉土和砂土互层的工程地质条件下,运用数值仿真模拟结合灰色关联分析方法对不同粘质粉土与砂土厚度比值、不同地下水位、不同隧道开挖直径、不同净埋深和净间距取值的情况下双线隧道地表沉降的变化规律,研究了各因素对双线隧道施工地表沉降扰动范围、曲线形状和沉降最大值的影响。通过灰色关联分析的方法得出了各影响因素与地表沉降间的相关性,得到一些为类似双线隧道施工提供参考的地表沉降规律。(4)通过上文的研究,基于Peck经验公式,通过实测数据分析,得到了太原地区的Peck经验公式中的关键参数取值,并且得到了双线隧道不同扰动区间下的地表沉降预测公式,以便于快速、便捷的为类似地铁施工预测地表沉降,并从设计因素、环境因素和施工因素的角度出发提出了控制双线隧道施工地表沉降的措施与方法。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 论文研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 双线盾构隧道施工地表沉降原因

1.2.2 双线隧道施工地表沉降的特征

1.2.3 双线隧道施工地表沉降的影响因素

1.2.4 双线隧道施工地表沉降预测方法

1.3 太原地区双线隧道施工地表沉降尚待进一步探讨的主要问题

1.4 论文的研究内容与技术路线

1.4.1 论文的主要研究内容

1.4.2 本文的技术路线

第二章研究背景及工程地质

2.1 研究背景及地形地貌

2.1.1 研究背景

2.1.2 地形地貌

2.2 工程概况

2.3 区内土层分布及物理力学性质

2.4 区内水文地质条件

2.5 不良地质对工程的影响分析

2.6 小结

第三章太原粘质粉土与砂土中双线隧道施工地表沉降变形规律数值模拟研究

3.1 双线隧道施工地表沉降指标确定

3.2 双线隧道数值仿真模型的建立

3.3 水文地质条件对双线隧道施工地表沉降影响的数值模拟

3.3.1 地质条件对双线隧道施工地表沉降影响研究

3.3.2 地下水位对双线隧道施工地表沉降影响研究

3.4 隧道相对空间位置对双线隧道施工地表沉降影响的数值模拟

3.4.1 隧道开挖直径对双线隧道施工地表沉降影响研究

3.4.2 隧道净间距与净埋深对双线隧道施工地表沉降影响研究

3.5 实例分析

3.6 小结

第四章双线隧道施工地表沉降影响因素敏感性影响研究

4.1 灰色关联分析原理

4.2 双线隧道施工地表沉降影响因素灰色关联模型及变形因素敏感性分析

4.2.1 地表影响范围的灰色关联分析

4.2.2 地表沉降最大值的灰色关联分析

4.3 小结

第五章太原粘质粉土与砂土层双线隧道施工地表沉降的预测方法及其控制措施

5.1 粘质粉土与砂土层双线隧道施工地表沉降预测方法研究

5.1.1 预测方法简介

5.1.2 预测方法处理过程

5.1.3 双线隧道施工地表沉降的预测方法

5.2 粘质粉土与砂土层地质条件下的双线隧道施工地表沉降控制措施研究

5.2.1 设计中双线隧道施工地表沉降控制措施

5.2.2 施工中双线隧道施工地表沉降控制措施

5.3 小结

第六章主要结论与不足

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 糜瑞杰

导师: 杨双锁

关键词: 粘质粉土,砂土层,双线隧道,地表沉降,影响因素,公式

来源: 太原理工大学

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,公路与水路运输

单位: 太原理工大学

分类号: U456.3;P642.26

总页数: 82

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太原粘质粉土及砂土层双线隧道施工地表沉降特征研究与预测分析

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