大坡度小半徑線路情況對(duì)盾構(gòu)法施工開挖面穩(wěn)定性及管片受力影響的研究.pdf

1、為了更好地滿足線網(wǎng)規(guī)劃、工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的需要,廣州市率先在國(guó)內(nèi)采用了直線電機(jī)運(yùn)載系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的運(yùn)載系統(tǒng)相比,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)地鐵系統(tǒng)具有優(yōu)良的動(dòng)力性能和爬坡能力,線路的最大坡度可達(dá)80‰,最小曲線半徑可以減小到80m。然而,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)地鐵系統(tǒng)帶來(lái)選線靈活,減少隧道埋深,降低工程造價(jià)等眾多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也為其區(qū)間隧道的建設(shè)帶來(lái)了一些新的挑戰(zhàn)和問題,如開挖面的穩(wěn)定問題、盾尾間隙的增大問題等。
　　 本論文以廣州地鐵4、5號(hào)線直線電機(jī)盾構(gòu)

2、隧道工程為背景,針對(duì)直線電機(jī)隧道大坡度和小曲線半徑的顯著特性,采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)比分析等方法,對(duì)小半徑、大坡度線路條件下盾構(gòu)隧道施工開挖面穩(wěn)定性和管片受力相關(guān)問題進(jìn)行了研究探討。
　　 (1)以極限平衡理論為基礎(chǔ),考慮線路縱向坡度,引入Lagrange乘子,將土壓力問題以變分學(xué)觀點(diǎn)來(lái)描述,借助于極限平衡變分法以及求解問題的幾何關(guān)系,將主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力的泛函極值問題轉(zhuǎn)化為普通函數(shù)的極值問題,研究了盾構(gòu)隧道施工

3、工作面土體極限主動(dòng)土壓力和極限被動(dòng)土壓力的計(jì)算問題,分析了隧道周邊土體參數(shù)對(duì)盾構(gòu)開挖面支護(hù)壓力的影響,討論了不同條件下支護(hù)壓力作用點(diǎn)位置的變化情況,進(jìn)一步探討了盾構(gòu)迎坡掘進(jìn)對(duì)開挖面極限支護(hù)壓力的影響。
　　 (2)采用數(shù)值模擬計(jì)算方法,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程施工情況,研究了大坡度條件下盾構(gòu)隧道施工工作面及周邊地層的位移和應(yīng)力的變化規(guī)律,分析了隧道縱坡大小對(duì)隧道周邊地層不同方向的位移、洞周收斂位移、開挖面附近主應(yīng)力、塑性區(qū)等的影響,并進(jìn)

4、一步探討了盾構(gòu)土倉(cāng)壓力、盾尾注漿效果等對(duì)地層變形及受力狀態(tài)的影響。
　　 (3)采用ANSYS和FLAC3D如聯(lián)合建模進(jìn)行計(jì)算的方法,對(duì)小曲線半徑條件下盾構(gòu)隧道施工引起的周邊地層的受力和變形規(guī)律進(jìn)行了研究,分析了曲線半徑、不對(duì)稱推力,盾尾注漿效果等因素對(duì)小半徑盾構(gòu)隧道施工的影響,同時(shí)探討了曲線隧道盾尾間隙的計(jì)算方法,并按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定盾構(gòu)的不對(duì)稱推力,保證了計(jì)算結(jié)果的可靠性。
　　 (4)采用地層-結(jié)構(gòu)計(jì)算