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地铁盾构隧道施工对城市地下管线的影响研究

作　者: 周成君
导　师: 樊有维
学　校: 南京林业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 盾构隧道管土相互作用位移理论分析数值模拟
分类号: TU990.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

研究软土地区盾构隧道施工对周围地下管线的影响,分析地下管线的力学及变形性状,具有较为重要的理论意义与实用价值。本文主要采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对盾构隧道施工影响下的地下管线性状进行研究,并分析了管线位移的影响因素。主要研究内容如下:(1)采用弹性地基假定,基于Peck修正公式和Attewell经验公式,使用初参数法,推导了盾构隧道施工影响下,垂直和平行于盾构隧道的刚性接口地下管线的竖向位移与力学性状求解公式。(2)按管线与隧道垂直及平行两种情形,分析了盾构隧道施工对柔性接口地下管线位移与转角的影响,并给出了各接口处的相对转角与相邻接口位移之间存在的关系。(3)提出了一种基于经验公式的变形控制安全性评价方法,建立了管线变形指标和地面最大位移之间的直接联系。通过管线的允许变形值反求出地面变形的允许值,以达到由地面位移间接控制管线变形的目的,实现对管线的安全监控。(4)利用Plaxis 3D Tunnel有限元软件,分为管隧垂直与平行两种情况,建立了三维数值模型,模拟了盾构隧道施工对刚性接口地下管线的影响。(5)采用数值计算方法,按管隧垂直、管隧平行两种情形,分析了土质参数、管线参数、施工参数对地下管线力学性状的影响规律。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-17
    1.2.1 盾构隧道施工引起地层移动的机理研究及分析方法  9-12
    1.2.2 地下管线种类及现有控制标准  12-13
    1.2.3 盾构隧道施工对周围地下管线的影响  13-16
    1.2.4 研究现状评价  16-17
  1.3 本文的主要研究内容  17-18
2 盾构隧道施工对地下管线影响的理论研究  18-34
  2.1 引言  18
  2.2 盾构施工对刚性接口地下管线力学性状的研究  18-26
    2.2.1 垂直于隧道的刚性接口地下管线力学性状计算  18-23
    2.2.2 平行于隧道的刚性接口地下管线力学性状计算  23-26
  2.3 盾构施工对柔性接口地下管线力学性状的研究  26-29
  2.4 管线安全性评价  29-32
    2.4.1 地表以下任一土层的沉降曲线  29-30
    2.4.2 地表最大沉降值与地下管线变形的关系  30-32
  2.5 本章小结  32-34
3 盾构隧道-土体-地下管线相互作用数值模拟  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 Plaxis 3D Tunnel 软件简介  34-38
  3.3 管隧垂直时刚性接口地下管线变形的数值模拟  38-41
    3.3.1 计算假定  38
    3.3.2 计算模型  38-40
    3.3.3 计算结果  40-41
  3.4 管隧平行时刚性接口地下管线变形的数值模拟  41-44
    3.4.1 计算假定  41
    3.4.2 计算模型  41-43
    3.4.3 计算结果  43-44
  3.5 本章小结  44-46
4 刚性接口地下管线性状的影响因素分析  46-63
  4.1 引言  46
  4.2 土质参数对刚性接口地下管线性状的影响  46-48
  4.3 管线参数对刚性接口地下管线性状的影响  48-56
    4.3.1 管线埋深（管隧垂直间距）  48-50
    4.3.2 管隧水平间距  50-51
    4.3.3 管材  51-54
    4.3.4 管径  54-56
  4.4 施工参数  56-61
    4.4.1 覆土层厚度(隧道埋深)  56-58
    4.4.2 工作面平衡压力  58-60
    4.4.3 同步注浆量（土体损失）  60-61
  4.5 本章小结  61-63
5 结论与展望  63-65
  5.1 结论  63
  5.2 展望  63-65
参考文献  65-67
详细摘要  67-70

地铁盾构隧道施工对城市地下管线的影响研究

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