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地铁盾构施工对邻近建筑物的影响研究

作　者: 韩德元
导　师: 张彬
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 地铁盾构有限元模拟 ANSYS 邻近建筑物结构内力
分类号: U455.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

随着我国城市人口的不断扩大,修建地铁越来越成为大中型城市缓解交通压力的首选。然而由于城市的建筑物比较密集,修建地铁不可避免地会对周围土体及邻近建筑物产生一定影响,即使采用比较先进的盾构法开挖。因此在这种情况下,如何把对邻近建筑物的影响降到最低限度,是地铁施工过程中出现的一种不容忽视的新问题和新趋向,鉴于此,本文就盾构地铁开挖对邻近桩基建筑物的影响方面做了一些研究,以期能够为以后的工程设计提供一些参考和建议。本文首先针对盾构施工引起地表沉降的机理展开论述,以深圳地铁一号续建线西乡站至新湖路区间盾构施工段为背景,分析了盾构施工特点、对盾构开挖模式选择、以及引起地面沉降的因素。在对前人在这方面研究进行回顾和总结的基础上,根据现场实测资料,运用数值仿真软件ANSYS,在综合考虑土体非线性、注浆压力、盾尾空隙和顶进力等主要因素下建立三维有限元模型,通过“生死”单元的设置与交替实现了盾构工况下的动态开挖仿真模拟,通过分析得到了开挖土体纵横两个断面的变形规律,其结果显示与实测值相当接近；证实了本文仿真模拟中选取的各种参数比较符合工程实例。在隧道开挖模型的基础上,以邻近某住宅楼为研究对象,将建筑物和土体看作一个有机的整体,按照建筑物—土体—隧道相互关联共同作用来建立三维有限元模型,研究分析计算了盾构地铁隧道穿过邻近建筑物时,对其基础沉降及上部构件内力的影响状况,并对建筑物的安全稳定性作出了评估。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-18
    1.2.1 地铁施工对地表影响的研究现状  11-17
    1.2.2 地铁施工对邻近建筑物影响的研究现状  17-18
  1.3 研究方法和内容及意义  18-20
2 盾构施工及其对地表的影响研究  20-26
  2.1 盾构施工简介  20-22
  2.2 盾构施工掘进模式的选择  22-23
    2.2.1 敞开式掘进模式及技术措施  22
    2.2.2 半敞开式掘进模式及技术措施  22
    2.2.3 土压平衡模式掘进模式及技术措施  22-23
  2.3 地铁盾构施工引起地表沉降的机理研究  23-25
    2.3.1 地铁盾构施工引起地表沉降的表现形式  23-24
    2.3.2 地铁盾构施工引起地表沉降的原因  24-25
    2.3.3 地铁盾构施工引起地表沉降的机理研究  25
  2.4 本章小结  25-26
3 盾构开挖有限元模拟  26-46
  3.1 盾构隧道开挖有限元理论  26-30
    3.1.1 有限元计算的相关假设  26-27
    3.1.2 隧道有限元模拟中的本构模型  27-29
    3.1.3 盾构隧道开挖模拟中的有限元方法  29-30
  3.2 工程概况  30-34
    3.2.1 工程位置、范围及周边概况  30-31
    3.2.2 盾构区间设计概况  31
    3.2.3 工程地质、水文地质概况  31-34
  3.3 盾构施工参数选取与开挖模拟  34-44
    3.3.1 盾构模型参数选取及建立  34-39
    3.3.2 盾构施工模拟结果分析  39-44
  3.4 地表沉降的模拟结果与监测结果的比较  44-45
  3.5 本章小结  45-46
4 盾构施工对邻近建筑物的影响研究  46-51
  4.1 盾构隧道开挖影响范围  46-47
  4.2 地铁隧道施工对邻近建筑物的影响形式  47-49
  4.3 邻近建筑物的允许变形  49-50
  4.4 本章小结  50-51
5. 盾构施工对邻近建筑物的动态模拟分析  51-65
  5.1 邻近建筑物概况  52-53
  5.2 邻近建筑物参数及模型建立  53-56
    5.2.1 有限元模型计算中的相关假设  53-54
    5.2.2 邻近建筑物计算模型参数选取及建立  54-56
  5.3 盾构施工对邻近建筑物的动态模拟计算分析  56-63
    5.3.1 建筑物变形分析  57-60
    5.3.2 建筑物构件内力分析  60-63
  5.4 本章小结  63-65
6. 结论与展望  65-67
  6.1 主要结论  65
  6.2 展望  65-67
参考文献  67-71
附录A 工程中使用的盾构机性能及其参数  71-76
附录B 建筑物在不同沉降差下的反应  76-77
附录C 建筑物的桩基沉降变形允许值  77-78
作者简历  78-80
学位论文数据集  80

地铁盾构施工对邻近建筑物的影响研究

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