預(yù)切槽工法修建隧道的模型試驗及結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、本文圍繞預(yù)切槽工法,采用模型試驗、數(shù)值模擬和理論分析等多種研究手段,從該工法施工過程的模型試驗、工法對比、預(yù)注拱的設(shè)計、二次襯砌的設(shè)計荷載等方面進行了比較系統(tǒng)全面的研究,為以后預(yù)切槽工法在我國的大規(guī)模應(yīng)用提拱了技術(shù)儲備。主要的工作和研究成果如下:
　　 (1)借助1:10大比尺模型試驗的手段,對預(yù)切槽工法修建隧道的施工過程進行了詳細(xì)的的方案設(shè)計和實施,比較認(rèn)真地再現(xiàn)了預(yù)切槽工法的施工過程。獲得了隧道周圍土壓力、上部土體豎向位移、

2、預(yù)注拱應(yīng)力在施工過程中的一般性變化規(guī)律。并借助Midas有限元軟件對預(yù)切槽工法的施工過程進行了數(shù)值模擬研究,將數(shù)值模擬和模型試驗結(jié)果進行了對比分析,兩者反映的定性規(guī)律是一致的。分析認(rèn)為采用預(yù)切槽工法修建隧道時,預(yù)切槽開挖支護過程對土體的擾動較大,而全斷面開挖土體時對土體的擾動相對較小,土壓力及上部土體的變形主要產(chǎn)生于預(yù)切槽的開挖支護過程。
　　 (2)將預(yù)切槽工法和普通工法通過數(shù)值模擬手段進行了對比分析,研究表明砂粘土地層中采用

3、預(yù)切槽工法施工時,在控制沉降、支護受力、塑性區(qū)方面要明顯優(yōu)于普通工法。
　　 (3)以北京四號線西單一靈境胡同區(qū)間隧道為研究對象,利用Midas軟件分別采用荷載結(jié)構(gòu)模型和地層結(jié)構(gòu)模型,并通過工程類比,最終確定,北京地層條件下在11m埋深處采用預(yù)切槽工法施工6m跨度的區(qū)間隧道時,預(yù)注拱的厚度設(shè)計為30cm,可滿足安全性要求。
　　 (4)采用數(shù)值模擬手段對二次襯砌的設(shè)計荷載進行了研究,按照壓力拱的理論,給出二次襯砌設(shè)計荷載