管幕夯进施工的环境效应研究

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1、中文摘要摘要：随着社会城市化进程的推进，地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视。管幕法作为一种有效的隧道支护方式，越来越多的用在城市隧道的穿越线工程；同时，城市市政工程中修建地下管线、工业地下水道日益增多。在这些工程中，都广泛的采用了夯管技术。而在夯管过程中，不可避免会对周围环境造成影响，本文主要研究夯管施工的环境效应问题，做了下面的工作：(1)考虑土体具有不同于其他材料的剪胀特性和塑性变形，推导了无限体内柱形孔扩张在周围土体内产生应力场和位移场；(2)考虑开口管在挤入土体过程中同时存在土塞效应，推导了基于土塞效

2、应的柱孔扩张问题在周围土体内产生应力场和位移场：(3)借助源汇和源源影像手段，推得了在管挤入过程中周围土体内的位移场和应力场表达式；同时，按叠加法推导了管幕夯进引起的土体位移的理论解。并研究了土层参数、管径、埋深等各参数对水平、竖向位移的影响的敏感性。得出顶管中心埋深日、项管外半径尺、初始应力、相对埋深是影响水平、竖向位移的最关键因素的结论。同时，研究了管间距和管的布置形式对管幕引起土体位移的影响。(4)采用Drucker-Prager屈服准则，采用位移加载法，进行了非出土式夯管施工效应的二维数值模拟。分析了管的弹

3、性模量和壁厚对水平位移和竖向位移的影响，且影响明显。并将解析解的结果和数值解的结果进行了详细的对比分析，解析解和数值解的位移场分布曲线十分吻合，地表的水平、竖向位移的分布规律曲线也具有良好的一致性。(5)根据北京地铁四号线宣武门站下穿既有二号线的管幕工程，并把数值解与理论解进行了对比。关键词：管幕施工；柱形孔扩张；土塞效应；挤土效应；ABSTRACTABSTRACT：Utilizingandempolderingundergroundspaceismoreandmoreimportantincitydevelopm

4、ent．Asalleffectivesupportingmeasureoftunnelexcavation，piperoofmethodhasbeenwidelyused，especiallyintheconditionscrossingexistingproject．Inthesecases，piperammingmethodisacommonchoice．Itisineluctablethatsoillayerisdestroyedbecauseofpiperammingandearthdeformationi

5、sproducedtoaffectthesurroundingenvironment．Inthisdissertation，environmentaleffectsofpiperammingareinvestigated．Themajorworksandresultswereasfollows：(1)Onthebasisofplasticmechanicsanddilatancyofsoil，formulasforstressfieldanddisplacementfieldininfinitebodywithcy

6、lindricalcavityexpansionhasbeenobtained．(2)Duringthedrivingprocessofpipepile，thesqueezingeffectandpluggingeffectwillbegenerated．Basedonthereasonableassumptions，theelastoplasticanalyticalsolutionsforstressfieldanddisplacementfieldofthesoilaroundthepilearepresen

7、ted．(3)Expressionsofstressfieldanddisplacementfieldalededucedviaimagemethod．Meanwhile，thesensibilitiesofsoillayersparameters，outerdiameter,burieddepth，initialstressandrelativeburieddepthtoverticaldisplacementandhorizontaldisplacementareanalyzed．Theconclusionis

8、arrivedthatouterdiameter,burieddepth，initialstressandrelativeburieddeptharepivotalfactors．(4)Numericalsimulationofenvironmentaleffectsisresearchedaccordingtodisplacementloadmethoda