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基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响

作　者: 汪彬彬
导　师: 杨小平
学　校: 华南理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 基坑开挖盾构隧道等效刚度弹性模量变形分析
分类号: TU753
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 247次
引　用: 3次
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内容摘要

随着城市建设的快速发展,将不可避免地出现在地铁隧道上修建基坑工程。基坑开挖势必对下方地铁隧道的受力和变形造成影响,威胁地铁隧道的安全。目前关于基坑开挖对下方盾构隧道变形影响的研究还不够完善,本文采用有限元软件,从影响隧道变形的因素分析入手,研究基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响。本文主要做了以下工作:(1)介绍本文的研究背景,总结了目前关于基坑开挖对地铁隧道变形影响的研究现状,提出本文要研究、解决的问题。(2)分析地铁隧道变形的影响因素,介绍了基坑开挖卸荷引起下卧隧道隆起的两种计算方法——残余应力理论法和Mindlin经典理论法,并介绍了盾构隧道等效刚度的计算方法。(3)基于以上理论研究,采用韩国岩土隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GTS,利用数值模拟的方法,从基坑开挖施工全过程、基坑开挖的空间作用、盾构隧道等效刚度折算系数大小、隧道所处土层弹性模量大小等来研究基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响,并结合工程实例——广州东风广场五期工程进行分析。分析结果表明:隧道的位移以竖向位移为主;基坑开挖的空间作用对下方隧道变形的影响是显著的;盾构隧道等效刚度取值越小,隧道的变形越大;隧道所处地层的弹性模量越低,隧道位移越大,隧道位移与其所处地层弹性模量的倒数近似成呈线性关系。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-18
  1.1 引言  11-12
  1.2 基坑开挖对隧道影响的研究现状  12-16
  1.3 存在的问题  16
  1.4 本文主要内容和主要方法  16-18
    1.4.1 本论文研究的意义  16
    1.4.2 本论文的主要研究内容  16-17
    1.4.3 本论文的主要研究方法  17-18
第二章盾构隧道的变形理论和刚度计算  18-31
  2.1 盾构隧道变形的影响因素  18-20
  2.2 基坑开挖卸荷引起下方隧道隆起量的理论计算  20-26
    2.2.1 残余应力理论的计算方法  20-23
    2.2.2 Mindlin 理论的计算方法  23-26
  2.3 盾构隧道等效刚度的计算  26-30
    2.3.1 等效纵向刚度  26-28
    2.3.2 等效横向刚度  28-29
    2.3.3 工程算例  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章有限元法及MIDAS/GTS 软件介绍  31-36
  3.1 有限元法  31-33
    3.1.1 有限元法的发展与应用  31-32
    3.1.2 有限元法的求解步骤  32-33
  3.2 有限元软件MIDAS/GTS  33
  3.3 土体的本构模型  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章基坑开挖对下方盾构隧道变形影响的数值模拟  36-54
  4.1 数值模型的建立  36-39
    4.1.1 拟建工程概况  36
    4.1.2 模型的基本假定  36-37
    4.1.3 计算参数  37
    4.1.4 三维模型的建立  37-38
    4.1.5 施工阶段的定义  38-39
  4.2 数值模拟的结果和分析  39-43
    4.2.1 隧道的位移等色图  39-40
    4.2.2 隧道沿着纵向的位移曲线  40-42
    4.2.3 隧道横断面的位移图  42
    4.2.4 隧道位移的分析  42-43
  4.3 基坑开挖空间作用对隧道变形的影响  43-49
    4.3.1 基坑深度对隧道变形的影响  44-45
    4.3.2 基坑长度对隧道变形的影响  45-46
    4.3.3 基坑的宽度对隧道变形的影响  46-48
    4.3.4 基坑开挖形状对隧道变形的影响  48-49
  4.4 盾构隧道等效刚度取值对隧道变形的影响  49-50
  4.5 盾构隧道所处土层对隧道变形的影响  50-52
  4.6 本章小结  52-54
第五章工程实例——广州东风广场五期工程  54-85
  5.1 工程概况  54-58
  5.2 数值模型的建立  58-61
    5.2.1 模型的基本假定  58
    5.2.2 计算参数  58-59
    5.2.3 三维数值模型的建立  59-61
    5.2.4 模型的施工阶段定义  61
  5.3 数值模拟的计算结果与分析  61-69
    5.3.1 计算模型1——中风化岩E=100MPa 的计算结果  62-64
    5.3.2 计算模型2——中风化岩E=500MPa 的计算结果  64-66
    5.3.3 计算模型3——中风化岩E=1000MPa 的计算结果  66-68
    5.3.4 对三个模型计算结果的分析  68-69
  5.4 盾构隧道等效轴向刚度对隧道变形的影响分析  69-71
  5.5 东风广场第五期地铁隧道监测工程  71-84
    5.5.1 监测方案  71-73
    5.5.2 隧道变形分析  73-83
    5.5.3 监测结果与数值模拟的对比  83-84
  5.6 本章小结  84-85
结论与展望  85-87
  结论  85-86
  展望  86-87
参考文献  87-90
攻读学位期间发表的相关学术论文  90-91
致谢  91

基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响

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