盾构施工引起地层变形的机理与数值模拟研究

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1、中国矿业大学硕士学位论文盾构施工引起地层变形的机理与数值模拟研究专业名称：采矿工程作者姓名：张建毅指导教师：马立强教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-12-0957）江苏省高校“青蓝工程”项目中央高校基本科研业务费专项基金（2014YC01）江苏省优势学科建设项目资助硕士学位论文盾构施工引起地层变形的机理与数值模拟研究TheStudyofFormationDeformationMechanismandNumericalSimulationCausedbyShieldTunnelConstruction作者：张建毅导师：马

2、立强教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号TD2学校代码10290UDC622密级公开中国矿业大学硕士学位论文盾构施工引起地层变形的机理与数值模拟研究TheStudyofFormationDeformationMechanismandNumericalSimulationCausedbyShieldTunnelConstruction作者张建毅导师马立强申请学位工学硕士培养单位矿业工程学院学科专业研究方向矿山压力与岩层控制答辩委员会主席牟宗龙评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生张建毅在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的

3、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：年月日致谢时光似箭，岁月如梭，转瞬之间又到了一个毕业季，一个属于自己的毕业季，感慨颇多，思绪万千。回首三年研究生生涯，心智成熟了许多，同时对人生也看淡了许多。从论文选题到定稿，倾注了马立强老师大量的心血，在此向马老师表示衷心感谢！从论文的构思、资料的收集、内容的组织与分析到撰写的过程中，上海岩土工程勘察设计研究院和浙江大成建设集团给

4、与了无私的帮助，在此表示衷心的感谢！同时也感谢裘工、张工、孙工在学习和生活中给予的帮助与关怀，感激不尽！感谢诸多同窗好友与课题组的师兄弟在学习生活和论文写作中给予的帮助，特别感谢程建龙博士在论文撰写中给予的帮助！最后，还要感谢我的家人，他们无私的爱是我求学路上不断前进的动力，他们是我坚强的后盾与避风港。张建毅2015.05摘要随着国内矿井建设朝着大型化、集约化和现代化发展，传统的矿井施工方法面临新的挑战，难以满足大型矿井快速安全建设的要求。盾构具有机械化程度高、施工质量好、掘进速度快、节省劳动力、安全等明显优势，在矿山中的应用越

5、来越多，成为矿山开采掘进常用的机械设备。同时随着我国城市化的进程，人口大量向城市集中，城市规模不断扩大，于是地下空间的开发成为城市建设的必然趋势。而隧道工程是地下工程的重要组成部分，盾构法因其众多优点而被广泛应用于城市隧道工程的建设中。由于在盾构施工工程中，地层不可避免的会受到扰动而产生变形，当地层变形过大时便会引起一系列的工程问题。因此，对盾构施工引起的地层变形进行研究具有重大意义。本文首先对隧道盾构施工引起地层变形的国内外研究成果进行分析总结，主要有经验公式法、模型试验法、理论解析法、数值分析法及现场实测法等预测方法；然后对

6、盾构施工引起地层变形的机理进行研究分析，简单介绍了盾构法及其在我国的发展情况，详细叙述了盾构施工引起地层变形的时空效应理论，对盾构施工引起地层变形的原因进行深入分析；结合杭州地铁1号线文泽路站～文海南路站区间工程实际，进行盾构选型和管片结构设计，对盾构施工过程进行受力计算，采用FLAC3D建立数值模型，对盾构施工过程进行了三维动态数值模拟，研究分析盾构施工引起地层变形的规律；制定现场监测方案，对现场实测数据和数值模拟结果进行对比分析；最后提出控制地层变形的工程措施，如避免盾构停机、合理控制土仓压力等。研究结果表明采用数值模拟对实

7、际工程进行地层变形预测和分析是可行的。本文研究成果对盾构隧道设计与施工具有一定的指导和参考意义。本论文有图55幅，表11个，参考文献76篇。关键词：盾构施工；地层变形；数值模拟；现场实测IAbstractWiththedevelopmentofdomesticmineconstructiontowardlarge-scale,intensiveandmodernization,thetraditionalconstructionmethodsarefacingnewchallenges,theyaredifficulttomee

8、ttherapidandsafetyrequirementsoflarge-scalemineconstruction.Shieldhastheadvantagesofhighmechanizationdegree,highconstructionquality