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浅埋暗挖隧道施工对地下管线的沉降影响及控制研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 研究的背景、意义和目的

1.1.1 研究的背景

1.1.2 研究的目及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 隧道开挖对地层的影响

1.2.2 隧道开挖对地下管线的影响

1.3 本文的研究思路及主要内容

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究的主要内容

第2章 隧道浅埋暗挖法施工及地下管线的数值模拟

2.1 引言

2.2 浅埋暗挖法的基本内容

2.3 地下管线的基本内容

2.3.1 地下管线的埋设的一般规律

2.3.2 地下管线的破坏形式

2.4 有限元法基本理论

2.4.1 有限元法基本原理

2.4.2 有限元法基本步骤

2.5 MIDAS/GTS有限元软件数值模拟的相关内容

2.5.1 工程概况

2.5.2 模型的基本假设

2.5.3 模型的本构关系

2.5.4 模型的参数

2.5.5 模型的尺寸

2.5.6 模型的边界条件

2.5.7 施工方法及施工步骤

2.6 本章小结

第3章 浅埋暗挖隧道施工对与其相垂直地下管线的影响分析

3.1 引言

3.2 管线的失效模式

3.3 管线与隧道相对位置的变化对地下管线的影响

3.3.1 埋深对地下管线的影响

3.3.2 横向管线的差异沉降

3.4 管线参数对地下管线的影响

3.4.1 管线直径对地下管线的影响

3.4.2 管线壁厚对地下管线的影响

3.4.3 管线材料对地下管线的影响

3.5 土体变形模量对地下管线的影响

3.6 隧道开挖顺序对地下管线的影响

3.6.1 一端顺序开挖

3.6.2 两端对称开挖

3.7 隧道开挖进尺对地下管线的影响

3.8 本章小结

第4章 浅埋暗挖隧道施工对与其相邻平行的地下管线的影响分析

4.1 引言

4.2 管线与隧道相对位置的变化对地下管线的影响

4.2.1 管线与隧道水平距离的变化对地下管线的影响

4.2.2 纵向管线的差异沉降

4.3 管线与隧道垂直距离的变化对地下管线的影响

4.4 管线参数对地下管线的影响

4.4.1 管线直径对地下管线的影响

4.4.2 管线壁厚对地下管线的影响

4.5 土体变形模量对地下管线的影响

4.6 隧道开挖顺序对地下管线的影响

4.7 隧道开挖进尺对地下管线的影响

4.8 本章小结

第5章 工程实例分析

5.1 岭清区间穿越DN1200自来水管线工程概况

5.1.1 岭清区间概况

5.1.2 横通道概况

5.1.3 管线概况

5.1.4 地质情况

5.1.5 工程特点

5.2 施工方案

5.3 监测数据

5.4 数值模拟

5.4.1 基本假设

5.4.2 创建模型

5.4.3 计算参数

5.4.4 开挖模拟

5.5 管线沉降模拟与实测值比较分析

5.6 岭清区间穿越DN1200水管经验总结

5.7 本章小结

第6章 隧道施工对地下管线影响的控制标准及控制措施

6.1 引言

6.2 青岛管线控制标准建议值

6.3 控制措施

6.3.1 主动控制措施

6.3.2 被动控制措施

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 本文结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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摘要

随着时代的发展,中国开始进入地铁时代。地铁线路基本上是按着城市主干线进行规划。在隧道开挖过程中,不可避免的要穿越地下管线,隧道施工扰动地下岩层,岩层原有的应力平衡被破坏,引起应力重分布,新的应力平衡会使管线产生附加应力和变形,严重的会造成管线的破坏,影响管线的安全。因此,在不影响管线正常使用和安全的前提下保证隧道正常有序的施工,研究隧道施工对下穿管线的沉降影响及其控制是十分必要的。
   以青岛地铁三号线错埠岭站—清江路站区间隧道实际工程为背景,利用三维有限元软件MIDAS/GTS,通过合理的假设和简化,改变各种参数,运用数值模拟辅以下穿管线现场实测的方法,来研究隧道施工对下穿管线的变形影响的主要因素及其规律。归纳和总结了管线的沉降控制标准及加固措施。本文所做的主要内容和研究成果如下:
   (1)总结浅埋暗挖施工对地层和管线沉降影响的国内外研究现状和地下管线的基本知识;
   (2)当隧道与地下管线相平行时,研究管线与隧道的位置关系、管线自身参数、土体变形模量、开挖顺序、开挖进尺对管线变形的影响规律;
   (3)当隧道与地下管线相垂直时,研究管线与隧道的位置关系、管线自身参数、土体变形模量、开挖顺序、开挖进尺对管线变形的影响规律;
   (4)以青岛地铁3号线为背景,运用数字模拟,结合岭清区间穿越DN1200水管实测数据,总结归纳隧道施工对与之斜交管线变形的影响规律,并总结施工经验为以后下穿管线提供理论依据;
   (5)结合青岛地区实际工程,归纳总结适合青岛地区的管线控制标准建议值,提出管线的控制措施,确保管线的正常使用。

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