杭州软土地区浅埋大断面隧道施工对地层竖向变形的影响分析

摘要

本文在前人研究工作的基础上，采用理论研究、数值模拟和现场试验相结合的方法初步分析了杭州市软土地区浅埋大断面隧道施工的地层竖向变形规律，主要的内容和结论如下:
　　1、利用有限元软件ABAQUS分析了CRD工法施工时不同开挖步对地层变形的影响，得出在CRD工法中，第一部开挖地表沉降最大值就远超30mm;其次，对CRD工法、CD工法、台阶工法的竖向变形进行研究，得出地表沉降最大值的大小关系为:台阶工法＞CD工法＞CRD工法;最后，分析CRD工法的三种施工工况下的竖向变形，得到错开开挖将有利于控制地层变形。
　　2、模拟不同轴线埋深、不同间距情况下的双线隧道开挖，得出地表沉降规律;利用水平距离系数C值判断地表变形曲线形态是单峰还是双峰;其次，通过分析沉降槽宽度，得出在大断面隧道中，地表沉降槽宽度可以利用分段函数进行表示。同时，通过对地表最大值的修正，得出双线地表沉降公式。将预测公式计算值与有限元值对比，发现两者接近。
　　3、对双线隧道的深层沉降进行分析，得出深层沉降规律。其次，结合Mair公式对深层沉降槽宽度、深层最大值进行修正，并结合Peck的双线叠加公式的方法得出双线深层沉降公式。最后，将预测公式计算值与有限元值对比，发现两者接近。
　　4、分析双线浅埋大断面隧道地表纵向变形，得出纵向地表沉降规律，并得出在z/D（轴线埋深/等效直径）不同的情况下的浅埋暗挖纵向地表沉降公式。
　　5、利用监测数据分析地表沉降、深层沉降、拱顶沉降规律，并将监测数据与有限元值及预测公式进行对比分析;预测公式在总体趋势和规律上与监测数据相似，且数值差距在20％以内;预测公式可以初步应用于隧道的地层竖向变形预测。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 隧道开挖引起地层变形的国内外研究现状

1．2．1 经验公式法

1．2．2 数值模拟方法

1．2．3 理论分析法

1．3 双线浅埋大断面隧道研究现状

1．4 研究现状总结

1．5 本文主要工作

第二章 杭州软土地层中浅埋隧道施工引起的地层变形数值模拟分析

2．1 引言

2．2 工程背景

2．3 模型建立

2．3．1 计算假定

2．3．2 模型尺寸

2．3．3 材料参数

2．3．4 接触面设置

2．3．5 边界约束及荷载设定

2．3．6 网格划分

2．3．7 地应力场

2．4 不同施工方法时地层移动规律分析

2．4．1 CRD工法各部开挖对地层的影响

2．4．2 各种施工方法下地层竖向变形

2．5 不同开挖顺序时地表沉降情况

2．6 本章小结

第三章 杭州软土地层中浅埋隧道横断面地表沉降规律及公式预测

3．1 引言

3．2 不同间距下的地表沉降分析

3．3 不同轴线埋深下的地表沉降分析

3．4 深距界限分析

3．5 沉降槽宽度修正分析

3．6 最大值修正分析

3．7 Peck公式修正总结

3．8 本章小结

第四章 杭州软土地层中浅埋隧道横断面深层沉降规律及公式预测

4．1 引言

4．2 不同轴线埋深下的深层沉降

4．3 深层沉降槽宽度及深层沉降最大值修正分析

4．3．1 沉降槽宽度的修正分析

4．3．2 深层沉降最大值修正分析

4．4 Mair公式修正总结

4．5 本章小结

第五章 杭州软土地层中浅埋隧道纵向地表沉降分析及预测研究

5．1 引言

5．2 模型建立

5．2．1 隧道施工步骤模拟

5．2．2 网格划分及接触面设置

5．2．3 地应力场平衡

5．3 各部开挖对纵向地表沉降的影响

5．4 纵向地表沉降变形公式预测

5．5 本章小结

第六章 杭州软土地层中浅埋隧道开挖引起的地层变形试验研究

6．1 引言

6．2 地表沉降试验研究

6．3 深层沉降试验研究

6．4 拱顶沉降试验研究

6．5 本章小结

第七章 结论及展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文