盾構(gòu)隧道周圍地下管線的性狀研究.pdf

1、盾構(gòu)隧道施工對周圍地下管線的影響問題是地鐵建設(shè)中的一項(xiàng)難題，也是城市環(huán)境土工問題的重要內(nèi)容，對本課題進(jìn)行研究具有一定的理論意義與實(shí)用價(jià)值。本文主要采用理論分析、工程實(shí)測分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對管周土壓力與管土相互作用、柔性接口管線的變形機(jī)理與位移計(jì)算、盾構(gòu)隧道周圍地下管線位移的實(shí)測分析、地下管線性狀的理論與數(shù)值計(jì)算、管線性狀的影響因素分析及管線對隧道周圍土體位移場的影響等方面進(jìn)行了研究。本文的主要研究內(nèi)容如下： (1)基于

2、工程實(shí)測數(shù)據(jù)，按管隧垂直、管隧平行兩種情形，分別研究了單隧道與雙隧道施工時(shí)地下管線在盾構(gòu)到達(dá)前、盾構(gòu)到達(dá)、盾構(gòu)通過時(shí)、盾尾通過后與后續(xù)固結(jié)沉降等五個(gè)階段的位移歷時(shí)變化規(guī)律及沿管線縱向的位移分布規(guī)律。 (2)針對現(xiàn)有管周土壓力計(jì)算方法的不足，在現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了管土相互作用問題，建立了管底土壓力分布計(jì)算模型。同時(shí)，基于現(xiàn)場試驗(yàn)分析了柔性接口管線的豎向變形機(jī)理問題，給出了柔性接口管線的豎向位移計(jì)算解析模型。 (3)根據(jù)

3、彈性地基理論及前人研究基礎(chǔ)，按管隧垂直、管隧平行兩種情形，分別給出了隧道周圍剛性與柔性接口地下管線的豎向位移計(jì)算公式，通過與其它計(jì)算公式的結(jié)果進(jìn)行比較，說明了本文公式的合理性。并結(jié)合算例，對其參數(shù)敏感性進(jìn)行了初步分析，可用于工程計(jì)算或驗(yàn)證數(shù)值分析結(jié)果。 (4)對工程實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算對比分析，驗(yàn)證了有限差分?jǐn)?shù)值方法模擬本課題的合理性與可靠性。運(yùn)用所建模型，按管隧垂直、管隧平行兩種情形比較分析了盾構(gòu)隧道周圍剛性管線與柔性管線的力學(xué)性狀

4、；也模擬了柔性接口管線的性狀特征，得出了一些有別于剛性接口管線的規(guī)律。 (5)采用數(shù)值計(jì)算方法，按管隧垂直、管隧平行兩種情形，較為詳細(xì)地分析了土質(zhì)、管線的直徑、壁厚、截面形狀、材質(zhì)、管隧垂直間距、管隧水平間距、隧洞直徑、開挖面位置、超挖量、開挖面支護(hù)壓力、掘進(jìn)速率、地層應(yīng)力釋放率及雙線隧道中心間距等因素對地下管線力學(xué)性狀的影響規(guī)律。此外，還分析了在有內(nèi)壓作用、管底發(fā)生脫空、受工作井影響等特殊工況下管線力學(xué)性狀的變化情況。為地鐵工