大坡度小半徑線路情況對盾構(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)和運營的需要,廣州市率先在國內(nèi)采用了直線電機運載系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的運載系統(tǒng)相比,直線電機驅(qū)動地鐵系統(tǒng)具有優(yōu)良的動力性能和爬坡能力,線路的最大坡度可達80‰,最小曲線半徑可以減小到80m。然而,直線電機驅(qū)動地鐵系統(tǒng)帶來選線靈活,減少隧道埋深,降低工程造價等眾多優(yōu)點的同時,也為其區(qū)間隧道的建設(shè)帶來了一些新的挑戰(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號線直線電機盾構(gòu)

2、隧道工程為背景,針對直線電機隧道大坡度和小曲線半徑的顯著特性,采用理論分析、數(shù)值計算、現(xiàn)場實測對比分析等方法,對小半徑、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)觀點來描述,借助于極限平衡變分法以及求解問題的幾何關(guān)系,將主動土壓力和被動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土壓力和極限被動土壓力的計算問題,分析了隧道周邊土體參數(shù)對盾構(gòu)開挖面支護壓力的影響,討論了不同條件下支護壓力作用點位置的變化情況,進一步探討了盾構(gòu)迎坡掘進對開挖面極限支護壓力的影響。
　　 (2)采用數(shù)值模擬計算方法,結(jié)合現(xiàn)場實際工程施工情況,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

4、一步探討了盾構(gòu)土倉壓力、盾尾注漿效果等對地層變形及受力狀態(tài)的影響。
　　 (3)采用ANSYS和FLAC3D如聯(lián)合建模進行計算的方法,對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)律進行了研究,分析了曲線半徑、不對稱推力,盾尾注漿效果等因素對小半徑盾構(gòu)隧道施工的影響,同時探討了曲線隧道盾尾間隙的計算方法,并按照現(xiàn)場實際施工的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定盾構(gòu)的不對稱推力,保證了計算結(jié)果的可靠性。
　　 (4)采用地層-結(jié)構(gòu)計算