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顶管施工参数的地层适应性问题研究
作 者: 方梨梨
导 师: 廖建三;向伟明
学 校: 广州大学
专 业: 岩土工程
关键词: 顶管施工 数值模拟 土体扰动 施工参数 适应性
分类号: U175
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
顶管施工的一个重要问题是地层适应性问题,针对不同的土质、不同的施工条件和不同的要求,必须选用与之适应的顶管施工方式以及合理的顶管掘进参数,才能达到事半功倍的效果,反之则可能使顶管施工出现困难,甚至会使顶管施工失败,给工程造成巨大损失。开展顶管施工参数的地层适应性问题研究,并建立一套合理的顶管施工与地层相适应的理论和方法。从而优化顶管设计,提高顶管施工安全性、可靠性和顶管施工效率,在顶管施工技术广泛应用的今天,是值得深入研究的理论与应用课题。本文针对这一课题开展的工作如下:(1)针对顶管施工的主要工艺环节,探讨了土层位移的主要原因。重点分析了扰动区应力状态的变化、扰动区土体性质的变化、地层移动原因及地层移动规律。(2)分析了土体-顶管相互作用原理、土压平衡顶管施工的主要参数。研究了顶管所受摩阻力、土仓压力与土性、顶管埋深的关系;顶速与推力的关系;刀盘扭矩与土仓压力、刀盘扭矩与开口率之间的关系。(3)分析了泥水平衡顶管施工主要参数。通过分析现场实测数据,探讨了长距离顶管施工中中继间、触变泥浆以及纠偏对顶力的影响,研究了顶进速度及排土效率对地面变形的影响。(4)分析了顶管施工几个重要参数(包括土性、覆土深度、泥水压力、开挖管径、管壁厚度)对地表扰动的灵敏度。采用FLAC-3D程序模拟了顶管施工对地表沉降的影响,对影响地表沉降的主要参数因素进行分析,提出了顶管施工中减少地表沉降的控制措施。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-12 第一章 绪论 12-26 1.1 前言 12-13 1.2 文献综述与研究现状 13-20 1.2.1 经验公式法 13-17 1.2.2 数值模拟法 17-18 1.2.3 模型实验法 18-19 1.2.4 理论方法 19 1.2.5 项管施工对地层适应性的研究现状 19-20 1.3 广州地区顶管施工概况 20-22 1.3 1 广州地区地质特点 20 1.3.2 各类顶管施工适用的地层条件 20-21 1.3.3 三种施工方法的特点 21-22 1.4 问题的提出 22-24 1.4.1 存在的问题 22-23 1.4.2 地层适应性的含义 23-24 1.5 本课题研究的内容 24-26 第二章 土体顶管相互作用分析 26-42 2.1 引言 26 2.2 开挖面稳定与施工参数的控制分析 26-28 2.2.1 开挖面地层损失分析 26-27 2.2.2 顶管排土效率与掘削面稳定性分析 27 2.2.3 顶管掘削面稳定与施工参数的控制 27-28 2.3 顶管施工过程中地层变形机理分析 28-35 2.3.1 顶管施工引起地表变形的分析 28-29 2.3.2 地层移动的时空效应理论 29-31 2.3.3 土体受扰动机理分析及扰动分区 31-34 2.3.4 受扰动土体性质的变化 34-35 2.4 顶管机工作参数分析 35-41 2.4.1 顶管总推力 35-36 2.4.2 触变泥浆效果 36-37 2.4.3 顶管推进速度 37 2.4.4 注浆系统的计算 37-38 2.4.5 口泥系统的计算 38-39 2.4.6 排土速度计算 39 2.4.7 顶的切削扭矩 39-41 2.4.8 顶管开口率与地层适应性 41 2.5 本章小结 41-42 第三章 泥水平衡顶管施工实例应用探讨 42-58 3.1 研究的目的及主要内容 42 3.2 泥水平衡式顶管及其主要的施工参数 42-46 3.2.1 切口水压设定 43-44 3.2.2 掘进速度的控制 44 3.2.3 泥水质量 44-45 3.2.4 同步注浆 45-46 3.2.5 及时纠偏 46 3.3 泥水平衡顶管施工的基本概况 46-52 3.3.1 工程概况 46-47 3.3.2 地基土的构成与特征 47-49 3.3.3 地基土的物理力学性质 49-50 3.3.4 顶管机的选择 50-52 3.4 顶管顶进结果及分析 52-57 3.4.1 顶 推力的变化 52-56 3.4.1.1 顶推力的组成 52-55 3.4.1.2 顶力与管道轴线偏差的关系 55 3.4.1.3 顶力与顶进速度及土压力的关系 55-56 3.4.2 地表位移 56-57 3.5 本章小结 57-58 第四章 顶管施工数值模拟及适应性分析 58-79 4.1 力弹塑性问题解法 58-61 4.2 顶管施工的数值模拟 61-63 4.2.1 模型建立 61-62 4.2.2 顶管施工过程数值模拟 62-63 4.3 数值模拟结果分析 63-66 4.4 顶管施工的适应性分析 66-78 4.4.1 不同土性对顶管施工的影响分析 66-72 4.4.2 覆土深度 72-74 4.4.3 泥水压力 74-75 4.4.4 管径 75-76 4.4.5 管壁厚度 76-78 4.5 本章小结 78-79 第五章 结论与展望 79-81 5.1 本文主要结论 79-80 5.2 展望 80-81 参考文献 81-84 攻读学位期间发表的学术论文 84-85 致谢 85
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中图分类: > 交通运输 > 综合运输 > 管道运输 > 管道施工与机械
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