盾构隧道先隧后井施工对隧道变形的影响及对策研究

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1、SouthChinaUniversityofTechnology博士学位论文盾构隧道先隧后井施工对隧道变形的影响及对策研究作者姓名___________杨春山学科专业__________岩土工程指导教师莫海鸿教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年6月InfluenceofConstructionWhentheTunnelIsFirstExcavationFollowedbyWorkingWellonTunnelDeformationandControlCountermeasuresADissertationSub

2、mittedfortheDegreeofDoctorofPhilosophyCandidate：YangChunshanSupervisor：Prof.MoHaihongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U45学校代号：10561学号：201210101086华南理工大学博士学位论文盾构隧道先隧后井施工对隧道变形的影响及对策研究指导教师姓名、职称：莫海鸿教授作荇姓名：杨春山申请学位级别：工学博士学科专业名称：岩土工程研宂方向：隧道与地f结构论文提交日期：2

3、015年04月15日论文答辩曰期年t月彡曰学位授单位：华南理工大学华南理工大学学位授予日期：年月日华南理IL大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作存签名曰期：年6月；曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮丨j:研究十.在校攻读

4、学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被杳阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_______年解密后适用本授权书。4保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论

5、文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作It签名日期：风M指导教师签名j曰期厶.3作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编）摘要各类工程盾构隧道施工过程中，常遇到盾构机需通过竖井或者车站基坑的情况，盾构机每过一个基坑就涉及到盾构机进出洞的问题，如果采用先开挖竖井后施工隧道的常规方案，需要采用大量的进出洞辅助措施，风险大，施工工期也长，尤其在电力盾构隧道工程中，因工作井之间距离较短，上述问题更为凸显。为此，近年来工程界尝试采用先隧道施工后工作井开挖的先隧后井施工法。针对先隧后井施工法特点，论文在该工法前期研究工作

6、的基础上，采用室内足尺试验、数值模拟及理论推导相结合的方法对盾构隧道先隧后井施工中的常见问题及其对策进行深入细致的研究，得到一些有益的结论。主要工作及研究成果如下：进行了室内管片足尺抗弯荷载试验，得到相应的荷载—位移曲线，以此为基础，反分析计算获取理论求解采用的曲梁管片刚度与数值计算中不同精度壳、实体管片单元等效刚度。考虑土层—结构相互作用，建立三维精细衬砌环试验模型和三维壳—弹簧试验模型，计算了管片横向抗弯刚度有效率，探讨了错缝拼装及地层作用对管片刚度有效率的影响，为后续考虑横向特性隧道纵向变形与管片张开量计算做准备。研

7、究表明：理论计算曲梁管片和论文模拟管片用的壳、体单元实际刚度占管片理论刚度的等效百分比为8%~34.9%；典型珠三角软土层中，国内常用的盾构管片横向抗弯刚度有效率为0.6，考虑错缝拼装影响后横向刚度有效率为0.71，错缝拼装使刚度有效率增加了17.5%；隧道周边围岩对隧道结构变形产生了显著的影响，管片竖向位移与水平位移比值随土层抗力的增大而增大，两者近似呈线性关系，说明单纯从结构角度出发的模型试验和理论推导中假定管片水平与竖向变形相同存在不足。对盾构隧道先隧后井施工过程进行了三维弹塑性模拟，从管片张开量、紧邻铁路受扰动程度

8、和工作井基坑支护结构控制内力三方面作对比分析，开展了盾构入工作井方案比选，明确了先隧后井施工方案相对更优；在此基础上，针对常规工作井提出了先隧后井施工法主要存在纵向变形张开的问题。而后分析了管片环缝张开分布规律及其主要的影响因素，且根据先隧后井施工法特点，通过正交试验，开展了工作井基坑支护方案优化研究。