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《浅埋暗挖隧道施工性态的数值模拟与分析_1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果浅埋暗挖隧道施工性态的数值模拟与分析摘要:地铁隧道施工中,隧道开挖程序、施作的步骤对隧道稳定性及地表沉降影响显著。北京地铁10号线某标段浅埋单洞双层隧道,是出入口通道与车站中洞、旁边单层侧洞相接的暗挖部分,单、双层转换,初支结构形式和施工都很复杂。目前国内外对单洞双层隧道分析较少,与车站和通道相连接的这种单洞双层隧道比较短,对它的分析往往被忽视。对采用层导洞的CRD工法施工的这种浅埋单洞双层隧道的施工性态进行数值模拟,分析该区域隧道施工
2、引起的地表沉降,探索一次性开挖成洞及隧道分步开挖引起的地表沉降槽的变化形态,拱顶沉降及拱顶主应力的变化规律。数值分析表明:施工工序不同使隧道的偏挖引起的沉降槽向未开挖一侧偏移,此过程中地层最大沉降并不发生在隧道中线处,而是完成全部开挖,地层变形稳定后,其累计沉降最大值位于隧道中线处。隧道开挖衬砌完全施作后,地表沉降变化不大,但是后续开挖步引起的结构内力应予以重视,尤其对于中隔壁支撑及拱底衬砌的支护,要及时施作拱底二次衬砌。研究结果为单洞双层隧道分步施工控制地表变形和洞周位移提供参考依据。关键词:浅埋暗挖隧道;单洞双层;施工性态;数值模拟;地表沉降课题份量和难易程度要恰
3、当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果引言在地铁隧道施工中,由于隧道开挖将造成土体应力重分布,因此在一定的土体环境中,隧道的开挖方式对隧道稳定性及地表沉降影响尤为显著[1]。不同的施工程序,在时空上相当于荷载以不同的方式施加在隧道上[2],尤其对于浅埋隧道,覆土厚度较小,围岩松散,自承能力差,隧道开挖引起很大的地表沉降,往往造成周边建筑物破损、倾斜甚至倒塌。因此研究隧道施工工序对隧道稳
4、定及地表沉降的影响具有重要意义[3]。本文即对北京地铁10号线某标段单洞双层通道的施工工序引起的地表沉降及拱顶沉降进行了数值模拟与分析。1工程简介北京地铁10号线某标段与车站结构相联部位设个出入口通道,每个通道在中洞和侧洞之间的部分为单洞双层通道,其余部分为单层通道,均采用暗挖法施工。东南和东北出入口通道,中洞和侧洞之间双层部分长度为.9m,双层通道的开挖尺寸宽×高为6600mm×1XXmm,初期支护结构厚度为00mm,二衬结构厚度为00mm,二衬净空尺寸宽×高为5000mm×10100mm。见图1,土层参数见表1。地表变形分析地表沉降理论分析课题份量和难易程度要恰当
5、，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果预测地面沉降量及影响范围的常用的方法有边界元法、有限元法、根据实测数据的统计方法等。其中应用较多的是Peck提出的经验公式[3]:式中:S(x)为距离隧道中线x处的地面沉降量,m;S(max)为隧道中线x=0处的地面沉降量,m;x为距隧道中线的距离,m;i为沉降槽的宽度系数,即沉陷曲线反弯点的横坐标,m。Peck假定横向沉陷曲线为正态分布曲线。当横向
6、沉陷曲线为正态分布曲线时,Smax与沉降槽体积VS满足下列关系:沉降槽的宽度系数i取决于接近地表的强度,隧道埋深和隧道半径。通过在均匀介质中试验,得到近似的几何关系是:式中:Z为隧道开挖面中心至地面的距离,m;R为隧道半径,m;K,n为试验系数,K=￣,n=￣。由以上经验理论可知,地层沉降沿深度在任一横断面呈正态分布,最大沉降位于隧道中心位置处,随着隧道埋深Z的不断增加,地表最大沉降值也不断增大,在隧道拱顶位置处沉降值达到最大。2.数值模拟课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着
7、重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果本文分析采用了Mohr-Coulomb塑性模型[4],有限差分计算方法对单洞双层隧道开挖过程进行模拟,其中初衬、临时支护均用梁单元,小导管注浆作用通过提高土体的弹性模量及c、Ф值来进行模拟。目前世界上单洞双层隧道并不多见,但是在隧道的出入口与车站中洞与侧洞相连的部位,单洞双层通道较多,只是长度较短,施工往往被忽视。而此处恰是车站与侧洞单洞单层通道的过渡,对它施工所引起的地层扰动,直接影响到测洞和车站的施工。本文完全模拟了双层通道施工的动
