地铁超浅埋群洞数值模拟及施工相关问题研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
随着我国越来越多的城市投入到地铁隧道的修建当中,遇到的超浅埋隧道的施工问题逐渐增多。本文选取广州地铁5、6号线轨道交通工程区庄站作为研究对象,主要包括车站的通风道施工,站厅施工和5、6号线的上下交错施工。通过运用软件,对地铁超浅埋群洞隧道进行数值模拟,并且得出合理、科学的隧道施工方法,以期达到更加经济、合理、安全的目标。
     本文运用大型有限元ANSYS计算软件,首先建立群洞的平面模型并进行模拟开挖,研究得出各个隧道之间的开挖相互影响;其次分别建立超浅埋超大跨暗挖隧道,超浅埋高断面暗挖隧道和斜交叉短距离近接双线隧道的实体单元三维模型,相对准确地模拟隧道开挖的过程,并且进行开挖计算以及变形分析。根据计算结果分析各个开挖步骤对于隧道本身沉降和变形的影响,分析各个开挖步骤对于地面沉降的影响以及相互开挖步骤之间的影响。同时结合现场的施工数据以及现场检测、分析的结果,证明采用CRD法、中洞法开挖超大跨超浅埋隧道的合理性与科学性,并得出近接交叉隧道开挖的顺序规律。通过对施工技术、施工控制理论及施工力学地深入研究分析,得出城市高跨隧道的施工控制技术。
     本文对城市地铁超浅埋群洞隧道地数值模拟,结合现场数据总结出了城市高跨隧道施工控制技术。这些控制技术对以后施工中遇到相似问题的处理有了很好的借鉴作用和一定的参考价值,同时也可以不断地丰富超浅埋隧道施工的技术以及研究内容。我们对复杂施工过程和体系转换过程的岩土、结构受力行为和变形机理进行了理论探索,并在现场监测和信息反馈施工中提供了重要参考数据,对今后类似工程的理论探索和研究方法提供了成功的案例。
With a growing number of cities of china getting into the construction of the subway, the problems in the construction of the ultra-shallow tunnels increased gradually. This thesis select Qu Zhuang station on the rail transit line five and six of Guangzhou metro to study, including the construction of station's ventilation, the construction of station's office and the staggered from top to bottom construction of line five and six. Through the software, we simulate the subway ultra-shallow tunnels numerically, and come up with a reasonable and scientific method of tunnels' construction in order to achieve more economical, reasonable and security objectives.
     Firstly in this thesis, through the use of large-scale finite element ANSYS software,we establish the plane model of tunnels to simulate the excavation;secondly,we establish three-dimensional model of physical units respectively,including an ultra-shallow and great span tunnel, an ultra-shallow and ultra-high profile tunnel and a two-wire short-range oblique cross proximity tunnel. Through these models we can simulate the process of tunnel excavation relatively accurately and calculate excavation stress and analysis the deformation of tunnel. We analysis the impact in the various steps of the excavation to the tunnel itself and the deformation based on the calculation results, analysis the impact in the various steps of the excavation to the land subsidence, as well as the impact of stress between the steps. At the same time,we combinate with construction site and on-site testing and data analysis,to prove using CRD method in ultra-shallow excavation of large cross tunnels rationalitily and sciencely, and came to sequence in the excavation of the proximity cross- tunnel. Through the depth study of construction technology, the construction of control theory and construction mechanics,we come to the control technology of the construction to the high cross- tunnel in the city.
     We sum up the control technology of the construction to the high cross-tunnel in the city based on the numerical simulation of subway ultra-shallow tunnels and the field data. These will play a good reference and value in the construction when we encounter the similar problems in the future. And the same time, these can continue to enrich the technology and research in the contraction of ultra-shallow tunnels. We explore theoretically in the complexity of the construction process, the geotechnical, structural behavior and deformation mechanism of the conversion process. We provide an important reference to the scene of constraction monitoring and in the constraction feedback. And the same time,these provide a successful case to the theoretical exploration and research methods of the similar projects in the future.
引文
[1]谭忠盛,王梦恕,杨小林.重庆朝天门两江隧道方案研究[J].公路交通技术,2004(4).
    [2]潘晓马.邻近隧道施工对既有隧道的影响1.西南交通大学,2002.
    [3]仇文革.地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]:[博士学位论文].成都:西南交通大学,2003.
    [4]周顺华.开挖理论[M].北京:中国铁道出版社,1999.
    [5]曾小清.多孔隧道施工的研究进展[J].地下空间.1999,19(5):126-128.
    [6]孙钧,刘洪洲.交叠隧道盾构法施工土体变形的三维数值模拟[J],同济大学学报,2002,30(4):379-385.
    [7]仇文革,张志强.深圳地铁重叠隧道近接施工影响的数值模拟分析[J],铁道标准设计,2000(Z1).
    [8]Yamaguchi I,Yamazaki I,Kiritani Y.Study of ground-tunnel interactions of four shield mrmels driven in close proximity in relation to design and construction of parallel shield tunnels[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(3):289-304.
    [9]白廷辉等.盾构超近距离穿越地铁运营隧道的保护技术.地下空间,1999,19(4).
    [10]上海隧道工程股份有限公司.外滩观光隧道施工技术研究工作报告.1999-10.
    [11]同济大学岩土工程研究室.上海市明珠二期工程上下重叠近距离盾构隧道施工设计技术研究.上海市政工程管理局科技项目可行性方案1999.
    [12]郑余朝.地铁区间重叠隧道近接施工力学行为三维数值模拟.西南交通大学硕士学位论文.2000.03.
    [13]张颖.盾构隧道近距离穿越施工技术研究[D],同济大学,2007.
    [14]徐林生.公路隧道施工围岩稳定性监测预报系统与隧道工程数值模拟研究.同济大学博士后研究工作报告.2001.06.
    [15]张璞.列车振动荷载作用下上下近距离地铁区间交叠隧道的动力响应分析.同济大学博士学位论文.2001.08.
    [16]沈培良,张海波等.相邻长距离隧道叠交施工的数值模拟[J]西部探矿工程,2003.11.90:93-95.
    [17]张海波,殷宗泽等.近距离叠交隧道盾构施工对老隧道影响的数值模拟[J],岩土 力学,2005,26(2):282-286.
    [18]巫环主,支线交叉重叠段隧道施工技术总结[J].西部探矿工程,2005(111):210-212.
    [19]Kim,S.H.,Model testing and analysis of interactions between tunnels in clay[J].D.Phil.Thesis,University of Oxford,1996.
    [20]关宝树.隧道工程施工要点集.北京:人民交通出版社,2003.
    [21]关宝树.隧道工程设计要点集.北京:人民交通出版社,2003.
    [22]曾晓清,张庆贺.隧道施工过程的解析与数值解和方法[J].岩土工程学报,1998(1):14-17.
    [23]曾晓清,孙钧,曹志远.隧道工程施工过程中的力学分析[J].同济大学学报,1998(5):512-515.
    [24]曾晓清,孙钧.面向21世纪的隧道施工力学研究[J].地下工程与隧道.
    [25]Chi-Te Chang,Chieh-Wen,S.W.Duann,and Richard N.Hwang,Response of a Taipei Rapid Transit System Tunnel to adjacent excavation[J],Tunneling and Underground Space Technology,2001,16(1):151-158.
    [26]Sigl O.,Atzl Cz,Design of Bored Tunnel Linings for Singapore MRT North East Line C706[J],Tunneling and Underground Space Technology,2001,14(4):481-490.
    [27]Wong I.H.,Poh T.丫(Chuah H.L.,Analysis of case histories from construction of the Central Expressway in Singapore[J],Canadan Geotechnical Joumal,1996,33(5):732-746.
    [28]关宝树.隧道力学概论.成都:西南交通大学出版社,1993.
    [29]李庆华编.材料力学.成都:西南交通大学出版社,1994.
    [30]易宏伟,孙钧.隧道施工对软粘土的扰动机理分析[J].同济大学学报,2000(6):277-281.
    [31]张玉军.拟建武汉地铁盾构法施工的有限元数值模拟[J].岩土力学2001(1):51-55.
    [32]朱忠隆.软土隧道施工变形的数值解析与智能方法研究[D].上海:同济大学博士学位论文,2002.
    [33]朱忠隆,张庆贺.隧道施工对地层扰动的试验研究[J].岩土力学,2000(3):49-52.
    [34]徐永福,孙钧,傅德明等.外滩观光隧道盾构施工的扰动分析[J].土木工程学报,2002(4).70-73.
    [35]张冬梅,黄宏伟,林平等.隧道施工引起周围土体附加应力的分析[J].地下空间,1999(10):379-382.
    [36]陈卫军 朱忠隆.近距离交叠隧道研究现状及评析[J]现代隧道技2002(39):42-46.
    [37]沈培良 张海波等.相邻隧道长距离叠交施工的数值模拟[J].2003(11):93-95.
    [38]张连凯 张海波等.长距离叠交隧道施工过程三维有限元模拟研究[J].2005(26):416-422.
    [39]郑余朝 仇文革 重叠隧道结构内力演变的三维弹塑性数值模拟[J]2006(41):376-380.
    [40]罗新文 平行双线隧道施工引起土体变形的数值模拟[D].武汉理工大学硕士学位论文,2008.
    [41]张新亮 大断面隧道CD法施工围岩应力行为研究[D].成都:西南交通大学,2008.
    [42]童伟 欧勇等 大型地下洞室群开挖的三维弹塑性有限元分析[J]2005(24):4-7.
    [43]何海健 项彦勇等 地铁车站隧道群施工对邻近桥桩影响的数值分析[J]2006(30):54-59.
    [44]何小兵 地铁既有建筑物下浅埋暗挖大跨度洞室群施工[J]2008(34):171-173.
    [45]李宁 李东海等 地铁隧道多导洞施工引起的地表沉降分析[J]2008(34):492-495.
    [46]周颖 张小玉 地下洞室群开挖的三维非线性仿真计算[J]2008(34):40-43.
    [47]田政海 曹文贵 程晔 地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法研究[J]2008(34):26-30.
    [48]杨海霞等 地下洞室群开挖顺序优化设计[J]2008(36):786-789.
    [49]王冰笛等 地下洞室群三维有限元分析中若干问题探讨[J]2008(18):42-48.
    [50]胡国伟 复杂条件下超大跨地铁车站施工仿真技术研究[J]2007(9):87-92.
    [51]刘成伟 刘招伟 余永强 某地铁车站群洞法施工地表沉降[J]2008(3):138-140.
    [52]林永国.地铁隧道纵向变形结构性能研究[D].上海:同济大学博士学位论文,2001.10.
    [53]潘昌实.隧道力学数值方法[M].中国铁道出版社,1995年.
    [54]K.J.Bathe.Finite Element Procedures In Engineering Analysis.entice-Hall,Inc,1982.

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700