复合地层中考虑线路坡度的盾构隧道开挖面稳定性研究

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1、学校代号10532学号S1301W1012分类号TU455密级公开工程硕士学位论文复合地层中考虑线路坡度的盾构隧道开挖面稳定性研究学位申请人姓名毛韬培养单位土木工程学院vv导师姓名及职称赵明华教授李志勇教授级高工学科专业建筑与土木工程研究方向隧道工程论文提交日期2015年05月22日学校代号：10532学号：S1301W1012密级：公开湖南大学工程硕士学位论文复合杂地层中考虑线路坡度的盾构隧道开挖面稳定性研究学位申请人姓名毛韬导师姓名及职称赵明华教授李志勇教授级高工培养单位土木工程学院专业名称建筑与土木工程论文提交日期2015年

2、5月22日论文答辩日期2015年5月25日答辩委员会主席陈昌富StudyonstabilityoftunnelexcavationfaceforshieldmachineincomplexgroundunderfacingslopeconditionsByMAOTaoB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2013AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineerin

3、ginArchitectureandCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorZHAOMinghuaSeniorEngineerLIZhiyongMay,2015湖南大学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，均己在文中明确方式碌明

4、献的个人和集体。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。山＾《作者签名：日期：巧年月心日￥）学位论文版权使用授巧书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，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密０。＂＂请在［＾上相应方框内打Ｖ（）＾

5、／作者签名：乏梅日期；巧年月＾日＇日期：：＾么年月尽日净绵复合地层中考虑线路坡度的盾构隧道开挖面稳定性研究摘要随着我国经济实力的快速增长，全国各地的城市建设脚步不断向前，许多地区的现有交通建设已不能满足现代化城市的需求。如何有效地建设地下交通,以解决日益严峻的城市交通拥挤问题,已成为工程界与学术界共同关注的热点问题。盾构技术以施工速度快,劳动强度低等优点在地铁施工中得到了广泛应用。而在工程实践中，许多复杂的工程难题尚待解决，如何寻求更经济安全的施工方法，需要工程师与学者们来共同探讨。当盾构机在迎坡条件下经过软硬不均的

6、复合地层时，由于线路坡度的影响和复合地层中上下土层的软硬不均和强度差异较大，从而导致盾构隧道开挖面支护力的控制与在平坡条件下的均质地层相比，相对来说要难把控得多。该支护力若没有施加得当，可能会导致盾构隧道开挖面的坍塌和地表塌陷等一系列工程事故。基于此原因，本文对盾构隧道在迎坡和复合地层条件下的的开挖面稳定性进行了针对性分析，以期为工程实践提供指导。首先，选用有限元数值软件ABAQUS进行盾构隧道开挖模拟。将计算结果与文献参考值对比，以验证其在分析此问题上的可行性。接下来利用该数值软件建立迎坡条件下复合地层中的盾构隧道开挖模型，以分

7、析开挖面的稳定性。模拟得到了不同支护应力比下的盾构隧道开挖面前方土层的水平位移和竖向沉降等值云图，结合前人研究，给出了盾构隧道开挖面的极限支护力的值。然后分析开挖时的地表沉降规律。盾构隧道开挖面前方地层的水平位移和竖向沉降的值随支护力的逐渐降低而变大，而且影响的范围的越来越大，其竖向沉降的影响范围在隧道失稳破坏的时候已经扩展到了地表，水平位移相对来说，其影响范围则要小一些，水平位移的变化扩展范围仅集中在盾构隧道开挖面的前方区域。并对隧道进行了敏感性参数分析，讨论了线路坡度、土体内粘聚力和内摩擦角对开挖面极限支护力的影响。其次，对已

8、有楔形体模型进行归纳总结，基于极限平衡法及筒仓理论提出了适用于迎坡条件下的复合地层中的楔形体模型，通过对平衡方程的求解得到极限支护力的表达式。进一步分析了埋深、开挖面土层厚度以及线路坡度和土体强度指标对极限支护力的影响。得到了如下结论：当线路破度相