多地层浅埋隧道施工引起的地表沉降规律研究

摘要

随着城市地下交通网络的复杂多变，涌现出了大量工程技术问题，同样也引现出了不同的地表沉降变化形式。城市地铁一般埋深较浅且地表又多建筑物，合理系统地预测地表沉降并总结其规律，不仅能为类似工程提供技术支持，而且还能够减少因隧道施工诱发的安全事故。本文以广州轨道交通五号线浅埋暗挖段工程实例为背景，采用数值模拟方法，并结合理论分析和工程监测数据对三维浅埋隧道支护时机、施工方案比选、双线隧道布置方式、连拱隧道施工工艺及连拱隧道在地震波下的动力响应等进行了系统的研究，主要研究内容与结论如下：
　　(1)阐述了隧洞围岩变形与支护作用原理，说明了确定最佳支护时机的必要性。运用ABAQUS有限元软件对三维典型隧道断面进行了施工过程的模拟，得出围岩与初期支护体系的荷载位移特征曲线，并将这两条特征曲线进行插值拟合，判定了初衬的最佳支护时机。
　　(2)依托广州轨道交通五号线浅埋暗挖段工程实例，建立了三维双线并行式A4型隧道断面力学模型。计算比较了隧道在不同工法施工状态下的围岩应力、位移场形状、塑性区分布及支护结构应力的变化，确定了最优施工方案。
　　(3)根据地铁线路复杂多变的形式，基于前两项的研究成果对三维双线隧道在地下空间的几种布置方式进行了系统性的研究。得出了在相同地质条件下隧道开挖前后的围岩应力、位移等多种变化特征，形成了一定的变化规律。
　　(4)以A4型和J型隧道断面为基础，用中导洞+CRD施工方法研究了近接连拱隧道矿山法施工时的施工工艺。得出了隧道开挖的横向地表沉降规律、纵向地表沉降规律及其它分布特征并与现场检测结果进行对比，同时对已完工的连拱隧道在地震振动下的各方向动力响应做了简单研究。

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第一章 绪 论

1.1课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标及研究内容

1.4 研究方法及技术路线

第二章 浅埋隧道衬砌合理支护时机研究

2.1 数值模型及边界条件

2.2 围岩变形与支护作用原理

2.3 最佳支护时机的优化设计

2.4 本章小结

第三章 工程简介

3.1 工程概况

3.2 工程地质条件

3.3 数值模型相应参数

3.4 ABAQUS有限元软件简介

3.5 本章小结

第四章 并行隧道矿山法施工方案比选

4.1 隧道开挖引起的地表移动和变形

4.2三维双线并行隧道模型的建立

4.3 应力结果对比及分析

4.4 位移变化特征

4.5 塑性区变化特征

4.6 本章小结

第五章 双线隧道空间布置形式对周边环境的影响规律

5.1有限元模型的建立

5.2 应力变化规律

5.3 位移变化规律

5.4 塑性变化规律

5.5 本章小结

第六章 连拱隧道的施工工艺及地震动力响应

6.1 连拱隧道模型的建立

6.2 计算结果分析

6.3地震动响应分析

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 基本结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间科研情况及发表的论文