浅埋暗挖隧道下穿既有管廊地层沉降研究

论文摘要

浅埋暗挖法是我国城市地下隧道暗挖施工的主要工法之一,在地下穿越工程中的应用越来越广泛。鉴于城市地下空间有限,各地下工程间的规划往往会出现节点上的冲突,由此就产生了地下工程近接施工的问题。暗挖隧道下穿施工引起的上覆地层及既有建（构）筑物的沉降变形问题一直是国内外学者近年来研究的重点。随着我国城市地下综合管廊建设事业的兴起,暗挖隧道下穿施工过程中引起的地层及既有综合管廊沉降问题是值得关注的。本文基于已有的近接施工理论,结合实际工程案例,通过理论计算分析和数值仿真模拟,对浅埋暗挖隧道下穿工程对地层及既有管廊的沉降影响进行了研究,主要研究内容如下:（1）基于实际工况资料及相关工程经验,采用岩土有限元分析软件MIDAS GTX/NX模拟分析了浅埋暗挖隧道下穿既有管廊引起地层沉降的规律。重点针对开挖方法、断面尺寸、下穿净距、下穿角度及双洞效应对多施工影响因素作了深入分析,为沉降计算模型的提出提供参考。（2）基于随机介质理论,针对新建浅埋暗挖隧道下穿既有管廊的工程情况,分别考虑了五心圆马蹄形隧道断面形式、双线隧道开挖、上覆管廊结构及新建隧道斜交下穿既有管廊角度的影响,对既有的沉降计算公式进行了修正,建立了综合多因素的浅埋暗挖隧道下穿既有管廊地层沉降计算模型。（3）明确了浅埋暗挖隧道下穿既有管廊沉降计算模型计算所需的基本参数,给出了基于Powell法确定地层主要影响角正切值tan及隧道断面均匀收敛值?的反分析方法。利用高斯-勒让德求积公式解决了沉降计算模型的求解问题,并通过MATLAB计算软件编制了相应的计算程序,实现了沉降计算模型的数值化。将模型计算结果与工程实测数据进行对比,初步验证了沉降计算模型的可靠性。最终,结合工程实践,总结了浅埋暗挖隧道下穿既有管廊的沉降控制措施。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 选题背景与意义
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 隧道施工中的浅埋暗挖法简介
•     1.2.2 暗挖隧道施工引起的地层沉降规律研究现状
•     1.2.3 暗挖隧道下穿施工对既有管廊变形的影响研究现状
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 浅埋暗挖隧道下穿既有管廊地层沉降数值分析
•   2.1 既覆管廊对下穿施工引起地层沉降的影响
•     2.1.1 工程地质及水文地质条件
•     2.1.2 参数选取及三维建模
•     2.1.3 浅埋暗挖施工数值模拟步骤
•     2.1.4 数值模拟结果对比分析
•   2.2 下穿施工影响因素分析
•     2.2.1 开挖方法
•     2.2.2 断面尺寸
•     2.2.3 下穿净距
•     2.2.4 下穿角度
•     2.2.5 双洞效应
•   2.3 本章小结
• 3 基于随机介质理论的沉降计算模型
•   3.1 随机介质理论简介
•   3.2 隧道暗挖引起的地层沉降分析
•     3.2.1 单元开挖引起的地层沉降
•     3.2.2 隧道开挖引起的地层沉降
•   3.3 浅埋暗挖隧道下穿既有管廊沉降计算模型
•     3.3.1 考虑五心圆断面的地层沉降计算
•     3.3.2 考虑双线隧道开挖的地层沉降计算
•     3.3.3 考虑既有管廊的地层沉降计算
•     3.3.4 考虑穿越角度的地层沉降计算
•     3.3.5 综合多因素的沉降计算模型
•   3.4 本章小结
• 4 沉降计算模型的数值化与工程应用
•   4.1 模型基本计算参数的反分析确定
•     4.1.1 模型计算所需基本参数的确定
•     4.1.2 基于Powell法的反分析方法
•   4.2 基于MATLAB的管廊沉降计算程序编制
•     4.2.1 沉降模型的求积计算
•     4.2.2 计算程序的实现
•     4.2.3 实测数据对比分析
•   4.3 既有管廊沉降控制措施
•     4.3.1 暗挖下穿施工过程控制
•     4.3.2 地层加固措施
•     4.3.3 针对既有管廊的辅助措施
•   4.4 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张扩

导师: 杨宇友,李宏安

关键词: 浅埋暗挖,综合管廊,沉降,随机介质模型,数值模拟分析

来源: 中国地质大学(北京)

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: 中国地质大学(北京)

分类号: U456.3;P642.26

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001073

总页数: 75

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