地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究作者姓名张恒臻学科专业岩土工程指导教师曾巧玲副教授培养脘系土木建筑工程学院二零一五年六月硕士学位论文地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研究作者：张恒臻导师：曾巧玲北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校

2、可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）导师签名学位论文作者签名：义丨签字日期：。丨年〖月日：年（月吃日签字日期学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文地铁盾构隧道下穿既有铁路沉降分析与控制研宄作者姓名：张恒臻学号：导师姓名：曾巧玲称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：岩土工程研宄方向：地下空间开发与利用北京交通大学年月致谢本论文是在我的导师曾巧玲副教授的悉心指导下完成的，曾巧玲副教授认真负责的治学态度和科学的教学方法给了我极大的帮助。在此衷心的感谢曾巧玲老师对

3、我的关心和指导。曾巧玲副教授悉心指导我完成了读研期间的学业任务，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向曾巧玲副教授表示衷心的谢意。曾巧玲副教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此向曾巧玲副教授表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，彭志勇、傅小海师兄，同窗秦晓鹏、潘建阁以及宋以深、李志军师弟等对我论文研宄工作给予了热情帮助，在此向他们表示感谢。另外也感谢我的家人，是你们的支持和理解，让我能在学校专心的学习。衷心地向你们表示感谢，你们辛苦了。北京交通大学硕士学位论文摘要摘要随着地铁建设的高速发展，地铁隧道下穿

4、既有铁路的工程越来越多。地铁施工必然会扰动周围地层，致使既有铁路路基产生整体沉降和差异沉降，不利于铁路的安全运营。因此，研究地铁施工引起的铁路路基沉降变形规律以及地层加固措施对路基沉降的控制效果具有重大的意义。此外，以往的盾构施工数值模拟方法中鲜有考虑盾构施工过程中盾壳对周围土体的摩擦作用，而该作用正是盾构工法有别于其他工法的重要特征之一。因此，如何在盾构施工数值模拟过程中考虑盾壳摩擦对地层变形的影响是一个非常值得研究的问题。本文以北京地铁号线菜户营站西铁营站区间下穿京九、柳广铁路特级风险源为工程背景，通过值模拟计算，研宄盾构穿越路基整

5、个施工过程中路基的沉降规律和风险点的安全状况，并分析路基注浆与二次补浆后洞内径向注浆联合加固措施对路基沉降的控制效果。期间，采用软件中内置的土工格栅单元对常规的盾构施工数值模拟方法进行了改进，使其能够模拟盾构推进过程中盾壳摩擦作用对地层变形的影响。本文取得的主要研究成果如下：在盾壳摩擦作用影响下：盾构周围土体产生明显的纵向位移场；盾构前方地表隆起量与盾构后方地表沉降量与无盾壳摩擦作用时相比均有明显增加；盾构周围土体位移场、应力场、应变场的分布情况与无盾壳摩擦作用时相比更符合预期的力学表现。盾构幵挖过程伴随着地表沉降槽的扩展，且左、右线隧

6、道施工引起的地表沉降有明显的叠加效应，盾构下穿引起的地表沉降主要产生在盾构通过阶段和盾尾空隙沉降阶段，路基两侧的不均匀沉降及测点的沉降速率均与盾构的推进位置有关。无加固措施条件下，盾构下穿引起的京九、柳广铁路路基的整体沉降超过了的控制要求，路基纵向沉降在弦量测最大矢度值超过了的控制要求，且京九铁路路基两侧差异沉降接近的控制要求。因此，需采取地层加固措施对路基沉降进行控制以保证行车安全。路基注浆与二次补浆后洞内径向注浆联合加固能够有效控制路基沉降，地层加固后，京九、柳广铁路各项沉降风险指标均满足路基沉降控制标准，加固取得了预期效果。且选取

7、合理的加固方案及加固参数能够有效地提升加固效果。关键词：地铁盾构隧道；盾壳摩擦；土工格栅单元；路基沉降；路基注浆；径向注浆北京交通大学硕学位论文，°，，；北京交通大学硕士学位论文：北京交通大学硕士学位论文目录目录摘要研究背景国内外研究现状及方法盾构隧道施工地表沉降规律盾构隧道下穿既有铁路路基加固技术盾构法隧道施工数值模拟技术研宄内容盾构施工引起的地表沉降规律地面沉降曲线形成机理地表纵向沉降地表横向沉降导致地表隆沉的因素路基沉降控制标准分析本章小结考虑盾壳摩擦作用的盾构施工数值模拟方法土工格栅单元介绍土工格栅单元力学性能土工格栅单元的参数

8、盾壳摩擦作用的数值模拟实现采用土工格栅单元模拟盾壳摩擦作用的可行性讨论模型网格及材料参数模拟方法与相关参数模拟效果检验盾壳摩擦作用对地层变形的影响地层纵向位移地层竖向位移地层隆沉机理分析北京交通大学硕士学位