冻融作用引起上部隧道变形规律研究

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1、硕士学位论文冻融作用引起上部隧道变形规律研究StudyonDeformationLawofUpperTunnelCausedbyFreezingandThawing作者：李立国导师：岳丰田教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TU94+2学校代码10290UDC624密级公开中国矿业大学硕士学位论文冻融作用引起上部隧道变形规律研究StudyonDeformationLawofUpperTunnelCausedbyFreezingandThawing作者李立国导师岳丰田教授申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程学院学科专

2、业岩土工程研究方向城市地下工程答辩委员会主席纪洪广评阅人纪洪广钟小春二○一五年五月论文审阅认定书研究生李立国在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本文是在岳丰田老师的精心指导下完成的，在论文即将终稿之际，首先向尊敬的导师致以最真挚的感谢和最衷心的祝愿，您的言传身教将使我受益终生！岁月匆匆，时光荏苒，在矿大七年的求

3、学生涯即将到达尾声。犹记得2008年第一次来到矿大，典雅庄重的校园环境、丰富活泼的文化活动、亲切大方的老师同学都给自己留下了深切的印象。很庆幸自己能够身为其中的一员，度过了最充实而又最富有挑战的青春时光。孔子说：“益者三友，友直、友谅、友多闻”，在这里，有很多值得感激的老师和朋友，是他们陪伴着我一路愉快而顺利的走来，他们也永远是我人生中最宝贵的财富。感谢课题组的张勇老师、石荣剑老师、陆路老师、孙猛老师对我的谆谆教导。老师们治学严谨，专业知识丰富，在论文的选题、开题到开展研究工作的过程中给予我很多的帮助和指导。老师们和蔼、

4、热情，在平时生活中给与我很多的教诲和关心，在此衷心的道声谢谢！感谢我的家人，感谢爸爸妈妈爷爷妹妹对我的关爱，是你们一起筑起了我人生道路上的屏障，让我温暖、幸福。俗语曰：养儿防老，积谷防饥。即将步入社会，希望自己在今后的日子里回报给你们更多的爱，你们幸福也注定是我永远奋斗的动力！感谢同学刘星麟、徐彦卿、杨聪、叶庆、赵启超等，一起上课、出差、做实验、写论文的日子辛苦、充实、开心！感谢师兄曹小为、顾强、丁非、李灿辉、范存辉、陈连伟、刘先观、官强等的指点，感谢师弟邓晓鹏、罗晓松、胡兵、张文博、裴昌进、杨炀、韩建泽等的帮助，是你们

5、让我感受到课题组这个大家庭的团结、友爱！感谢我的室友陆荣、范佳俊、张翼，一起生活的时光温馨而快乐！感谢所有的亲人、老师、同学、朋友！感谢命运的垂青，感谢你们的陪伴，未来的路遥远，让我们继续一起迎接更多的精彩！最后，感谢各位专家、教授和学者对本文的审阅和指导！摘要随着城市地铁建设的迅猛发展，地下轨道交通线路越来越多。由于规划设计滞后或者周边存在既有结构体，使得立体交叉线路不得不进行穿越施工。目前，冻结法已成为暗挖隧道安全穿越施工中一种最可靠的工法。然而，冻胀融沉现象又不可避免的造成既有结构的变形甚至破坏。武汉市轨道交通机场

6、线盘龙城站～宏图大道站区间6#联络通道下穿3#隧道冻结法施工，属于长距离联络通道近距离穿越既有隧道工程。本文通过理论模型计算、数值模拟和物理模型试验相结合的方法对该工程案例进行详细研究。首先，将经典的平面随机介质理论扩展到三维，推导出空间地层任意微单元体开挖造成上方任意位置处的各个方向位移变化计算公式。在此基础上，建立能够预测冻融作用引起上部地层任意一点位移变化的三维冻胀融沉计算模型。随后，运用建立的三维冻胀融沉计算模型对工程案例进行计算。通过计算结果的分析，得到6#长距离联络通道冻结法施工过程中，上部3#线既有隧道位置

7、处的地层冻胀、融沉位移变化规律。其次，利用ANSYS有限元软件，对工程案例建立数值计算模型。通过对该案例进行典型参数研究，模拟6#长距离联络通道冻结法施工。分析计算结果，得到冻结施工过程中上部3#线既有隧道冻胀融沉位移变化规律。接着对3#隧道冻胀位移开展单因素影响研究。再次，基于相似理论，对工程案例进行模化设计，并在实验室实施物理模拟试验。最后，对理论解析、有限元数值计算和模型试验得出的结论相互对比验证，总结出本文研究成果，并对后续工作提出研究展望。该论文有图72幅，表4个，参考文献80篇。关键词：冻结法；冻胀；融沉；随

8、机介质理论；数值模拟；物理试验IAbstractWiththerapiddevelopmentofurbansubwayconstruction,moreandmoreundergroundtransportlinesturnup.Duetothelagplanningandtheexistenceofexistin