隧道施工对周边环境影响的研究

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1、浙江大学硕士学位论文隧道施工对周边环境影响的研究姓名：姚宁申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：魏新江;魏纲20070501摘要摘要在软土地区修建城市地下隧道时，采用暗挖法施工具有造价低、适用于不同隧道断面等优点。采用该种方法不可避免地会对周边环境造成一定的影响。本文运用随机介质理论和三维有限元程序Ansys对暗挖隧道施工引起的环境岩土问题进行了分析。主要工作如下：(1)根据暗挖隧道施工对土体的扰动机理分析得到：暗挖隧道开挖后，其断面并不是均匀收敛的，它是隧道断面的形状和隧道施工方法等因素共同作用的结果。对

2、于圆形隧道，其断面收敛可以分解为圆形断面均匀收敛和圆形断面的椭圆化两部分。(2)根据随机介质理论推导出隧道断面收敛的计算公式，并分析了计算公式中的参数取值。用两个工程实例进行了验证，结果表明：应用随机介质理论计算公式可以比较准确地预测隧道施工引起的地表竖向沉降。(3)应用平面有限元程序模拟隧道开挖过程。针对不同的开挖方式和开挖顺序分析得出：城市地下隧道施工一般采取交叉中隔墙法施工。(4)应用三维有限元程序分析隧道施工对地下管线的影响。结果表明：管线材质模量越大，其变形越小；随着管线埋深增加，管线的水平位移和竖向

3、沉降最大值都增大，其沉降槽宽度逐渐交窄；管线最大位移在管线与土体模量比为1000时有一个明显转折点。(5)通过对平行于隧道的管线分析表明：管线和隧道轴线间距与管线埋深比大于2．5时，隧道施工对管线的水平位移影响可以忽略；当比值大于10时，隧道施工对管线竖向沉降的影响也可以忽略不计：当比值小于5时，随着比值变小，管线的拉应力和压应力急剧增大，容易对管线造成破坏：当比值大于5时，管线的拉应力和压应力值比较小，不会对管线造成危害。(6)基于弹性地基粱理论，将地下管线简化为弹性地基梁，推导隧道施工弓}起的地下管线竖向沉

4、降公式。关键词：隧道；地下管线；随机介质理论；有限元摘要ABSTRACTWhenbuiltundergroundUIRIIeisinsoftsoilarea,hiddenexcavationmethodhasmuchadvantagesinchangesintheUnmclsectionandconstructioncostaspe_2ts．撇kindofapproachwillinevitablyhasanimpactonsurroundingenvironment．Inthispaper,randommed

5、iumtheoryandthree-dimensionalfiniteelementprogramAnsyswereusedtoanalysistheinfectionthatthetunnelactontheenvironmentalgeotechnology，andgivethefollowingconclusions：(1)Accordingtothesoildisturbancemechanismanalysisoftunnelingconstruction：afteratunnelexcavation

6、iscompleted，itsconvergencesectionisnotuniform，itrelevanttothetunnelcross-sectionshape．thetunnelsectionconvergencecanbedecomposedintocircularcross-sectionuniformandcircularCROSS-sectioncUipticconvergence．(2)Accordingtothetheoryofrandommediumbasicformula,wegiv

7、eaformulatocalculatethetunnelsectionconvergence．andanalyzedthevalueoftheparametersinthecalculationformula．Finally，wecomparedthecalculatingvalueswithmeasuredvaluesintwoengineeringexamples．theresultsshowed：randommediumtheorycalculationformulascanpredictthevert

8、icalsurfacesubsidenceduetoundergroundtunnelconstructionexactly．(3)Theplanefini钯elementprogramWasappliedonthetunnelexcavationprocesssimulation．Withtheanlysisofdifferentexcavationways、differentexc