黄土地层浸水湿陷对综合管廊结构受力变形的影响研究

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1、分类号:U4510710-2015221087专业硕士学位论文黄土地层浸水湿陷对综合管廊结构受力变形的影响研究穆晓虎导师姓名职称翁效林副教授专业学位类别申请学位类别工学硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学StudyontheInfluenceofLoessFloodingontheMechanicalandDeformationCharacteristicsoftheUtilityTunnelStructureAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterC

2、andidate：MuXiaohuSupervisor：Prof.WengxiaolinChang’anUniversity,Xi’an,China摘要地下综合管廊建设在国外诸如日本、德国和美国等国家获得了较为快速的发展，它可以极大的缓解传统市政管线反复开挖的问题，充分利用了地下空间资源。近年来，随着我国城镇化发展的需要，综合管廊建设被提上日程，但是我国对综合管廊的各方面研究均处于起步阶段，特别是在我国特殊土地区进行综合管廊建设更是一项重大挑战。本文主要研究黄土地层在不同浸水条件下对综合管廊结构受力变形的影响，研究过程及主要成果如下：（1）通过比尺缩小的模型

3、试验研究了不同浸水条件下综合管廊结构受力变形规律，为后续地基处治和剩余湿陷量控制的研究奠定了基础。通过研究发现，不均匀浸水条件下应力及内力值明显大于全幅均匀浸水工况，同样地，在不均匀浸水条件下土压力变化值较全幅均匀浸水工况更为复杂，对管廊结构的受力变形影响更大，除基底纵向不均匀浸水工况外，其余各工况下的地表沉降均超过规定值。（2）选用试验相同的综合管廊为研究对象，采用有限元软件建立三维数值模型，探究黄土层浸水对综合管廊结构受力变形的影响，分工况验证模型试验的可靠性。通过分析发现，数值模拟结果与试验结论变化规律基本保持一致，管廊在不同浸水工况下管片会发生不同程

4、度的变形，特别是不均匀浸水工况，在某些工况下甚至发生了拉伸破坏。所有浸水工况下的地表沉降均超出20mm，且管片在不均匀浸水工况下发生破坏，需要对黄土地基进行预处理。（3）通过对常用湿陷性黄土地基处理方法的比较，结合综合管廊明挖预制法施工方法，最后决定选用水泥土搅拌桩进行地基处理。采用控制变量法对地基处理参数中的桩间距（置换率）、处治范围及处治深度比选优化，最终得出最优处置参数为：桩间距2m，处治范围3m，处治深度6m。利用优化后的地基处理参数对管廊结构受力变形、周边土压力、管廊位移及地表沉降进行数值分析，得出经地基处理后管廊受力变形得到了较有效的控制，说明经

5、优化后的地基处理参数是合理可行的。在此基础上，通过分析不同厚度黄土层在不同处治深度下对应的最优处治深度，借鉴地铁隧道相关规范，初步给出了综合管廊湿陷性黄土地基剩余湿陷土层厚度的控制标准，为以后的相关研究提供一定经验。关键词：综合管廊，湿陷性黄土，模型试验，地基处治，剩余湿陷土层厚度IAbstractTheconstructionofutilitytunnelhasbeendevelopedrapidlyinforeigncountriessuchasJapan,GermanyandtheUnitedStates.Itcangreatlyalleviateth

6、eproblemofrepeatedexcavationoftraditionalmunicipalpipelinesandmakefulluseoftheundergroundspaceresources.Inrecentyears,withthedevelopmentofurbanizationinChina,utilitytunnelconstructionhasbeenputontheagenda,buttheresearchesonvariousaspectsoftheutilitytunnelisinitsinfancy,especiallyin

7、thespeciallandareaofourcountryisamajorchallenge.Thispapermainlystudiestheinfluenceofloessstratumonthestressanddeformationoftheutilitytunnelunderdifferentsoakingconditions.Theresearchprocessandconclusionsareasfollows:(1)Throughthescaleshrinkagemodeltest,theinfluenceontheoverallstres

8、sandthejointdeformationlaw