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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
下 载: 63次
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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。

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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