地铁盾构施工中地表沉降的数值模拟研究

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1、密级公开分类号TU94工程硕士学位论文地铁盾构施工中地表沉降的数值模拟研究尚艺溦指导教师郭庆军教授赵林东高级工程师申请学位级别工程硕士工程领域建筑与土木工程2018年05月11日学位论文知识产权声明学位论文知识产权声明本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间学位论文工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。学校有权保留送（提〉交的学位论文，并对学位论文进行二次文献加工供其他读者

2、查阅和借阅：学校可以在网络上公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文．（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论作者签名：尚吃；在人学问签名：队专企业教师签名：k_书写、日期：lo虑、oS,rI70学位论文独创性声明学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含本人己申请学位或他人一

3、己申请学位或其他用途使用过的成果。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明井表示了致谢。一学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。_llL_..u..dι学位论文作者签名：T�Jb剂’）学阳、科专『企业导师签名：过江作执日期＝2018、ot、iI71地铁盾构施工中地表沉降的数值模拟研究工程领域2建筑与土木工程:m；在大飞学校导鹏阶企业导帕＝A轩笃摘要地铁工程施工环境复杂、技术要求很高，工程的关键环节是隧道施工．其中，盾构施工方法是隧道施工的主要方式．但在隧道盾构推进

4、过程中，地层变形和地表沉降是不可避免的，大面积沉降将彭响施工进度特别是邻近建筑物、构筑物和市政管线的安全．如何降低盾构施工对隧道周围土体的扰动、控制地表变形和沉降，对于实际工程应用具有重要意义．结合地层移动的时空放应理论，从盾构机前体与土体的相关作用入手，研究隧道盾构施工主要因素对地表沉降状况及变化趋势的影响，是论文研究的主要内容。本文利用数值分析法建立西安地铁二号线钟楼～永宁门区段隧道开挖过程本构模型，通过FLAC3D有限差分程序的模拟计算，研究不同施工方案下覆土厚度、盾尾注浆强度、掘进压力、及

5、管片刚度对地层变形的影响，获取地表沉降变化规律，为类似工程盾构施工提供借鉴和参考，减少和避免工程事故．具体从以下方面展开研究：I）通过收集井阅读相关文献和资料，详细介绍盾构施工的基本原理及主要技术环节，依据地层移动的时空效应理论，阐述隧道盾构引起地表沉陷的原因与作用机理，总结归纳地层变形及地表沉降的主要影响因素．2）分析整理西安地铁二号线钟楼~永宁门区间的工程水文地质情况及监测地表沉降数据。运用地铁开挖既有监测数据对已有Peck公式进行修正计算。并对选取隧道区间现场监测断面累计沉降数据进行横向比对

6、分析。3）以西安地铁二号线钟楼站～永宁门站盾构区间为背景，借助ANSYS有限元软件将不易量化的变量概括为均质、等厚的等代层，建立简化后的三维数值模拟计算模型。遵循正常隧道盾构施工工序，利用FLAC3D有限差分软件研究土压平衡盾构施工过程中地表沉降规律。最后，通过对比分析仿真计算结果与实际监测结果，验证软件模拟合理性。4）模拟计算不同覆土厚度、盾尾注浆强度、掘进压力及管片刚度下地表沉降曲线，通过对比同组沉降曲线特征，分析判断以上因素对地表沉降的影响规律。为减少类似工程背景方案的地层扰动，提供一定的参

7、考和借鉴价值。论文依托于国家自然科学基金项目“地下工程施工中参与者行为管理制度有效性研究”（51374165）。关键词：地铁盾构；地表沉降；数值模拟；控制措施1）Throughcollectingandreadingrelevantdocumentsandmaterials,thebasicprincipleandmaintechnicallinksofshieldtunnelingconstructionwereintroducedindetail.Basedonthetheoryofspace

8、-timeeffectofstratummovement,thecauseandmechanismofsurfacesubsidencecausedbyshieldtunnelingwereexpounded,andthemaininfluencingfactorsofformationdeformationandsurfacesubsidenceweresummarized.2）Theengineeringhydrogeologyandthemonitoringofsurface