顶管工作井开挖支护及顶进过程的数值模拟分析

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1、顶管工作井开挖支护及顶进过程的数值模拟分析张豪工程硕士地质工程张豪宋雪琳教授谢弘帅高级工程师20151115密级：石家庄经济学院硕士学位论文顶管工作井开挖支护及顶进过程的数值模拟分析论文作者：张豪学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：地质工程指导教师：宋雪琳职称：教授企业指导教师：谢弘帅职称：高级工程师SecrecyRate：DissertationSubmittedtoShijiazhuangUniversityofEconomicsforTheMasterDegreeofGeologicalEngineeringTHENUMERICALSIMULATIONANALYSI

2、SONEXCAVATION、SUPPORTANDJACKINGOFPIPE-JACKINGWORKINGWELLbyZhangHaoSupervisor:Prof.SongXuelinAssociateSupervisor：XieHongshuaiNovember2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本

3、人承担。学位论文作者签名：日期：摘要顶管工作井是安放顶进设备的场所，也是掘进机和工具管的始发地，同时又是承受主顶油缸反作用力的构筑物。顶管工作井的安全和稳定，关系到整个顶管施工的成败，因此顶管工作井的支护设计就显得尤为重要。本文以“南水北调配套工程”为依托，并选取第一单元中的“唐望干管输水管线穿越蠡野线工程”为背景，通过对顶管工作井开挖支护及顶进的数值模拟，分析顶管施工对支护结构的影响，以及顶进施工引起的地面沉降。具体内容如下：1.依据规范要求，对顶管工作井的开挖支护进行设计，采用有限元法对顶管工作井的支护开挖进行模拟，研究其受力和变形特点，验证支护方案的可行性。2.根据计算结果得出

4、，随着工作井开挖深度的加深，工作井的水平位移和竖向位移逐渐加大，且水平位移最大值基本位于-13m的黏土层内。3.研究工作井承受横向顶力阶段的受力和变形，并与开挖支护阶段相对比，分析顶进力施加对工作井的影响。4.通过数值模拟分析横向顶力施加阶段的垂直位移，得出在顶进方向的垂直剖面上，地面沉降表现出“中间大两头小”的规律。关键词：顶管工作井、数值模拟、支护方法、地表沉降IABSTRACTPipejackingworkshaftsareplacesforjackingequipments.TheyarenotonlytheoriginsoftheToptubesboringmachines

5、orTools,butalsostructuresthatwithstandReactionoftheTopofthemaincylinder.ThesecurityandstabilityofthePipejackingworkshaftsarerelatedtothesuccessorfailureoftheenterPipejackingconstruction.Therefore,thepipejackingworkwellsupportanddesignisparticularlyimportant.BaseontheSouth-NorthWaterDiversionPro

6、ject,andselectthefirstunitinthe"TangWangganpipewaterpipelinethroughtheLiYelineproject"asthebackground,Throughthepipejackingworkwell,tosimulatetheexcavationsupportingandheadinginanalysisofpipejackingconstructionofsupportingstructure,andtheinfluenceofjackingconstructiononthesurroundingsoil.Specif

7、iccontentisasfollows:1.Accordingtothespecificationrequirements,todesignthesupportingofpipejackingworkwell,thefiniteelementmodelisestablishedtosimulatetheexcavationofpipejackingworkwell,studiesthecharacteristicsofforceanddegenerati