论文摘要
滨海城市地铁隧道修建中往往要穿越富水软土地带,由于地质状况复杂多变且存在地下水或地表水等其他因素的影响,不可避免会对周围土体产生扰动,引发土体沉降。这会对地面交通、周围建筑物及地下管线等造成不良影响,严重时甚至会引起地面塌陷,因此对该区域地铁施工中地表沉降问题的研究将显得意义重大。本文以青岛地铁8号线市民健康中心站-市民健身中心站区间为工程背景,采用FLAC3D数值模拟和现场监测相结合的方式,研究了滨海富水软土地层盾构双线隧道施工中地表沉降的变化规律,验证了考虑流固耦合效应模拟的可行性及优越性,并对地表沉降的影响因素进行了分析。主要研究内容和结论如下:（1）通过现场监测、考虑流固耦合效应模拟、不考虑流固耦合效应模拟三种方式,对滨海富水软土地层盾构双线隧道施工引起地表沉降的规律进行了研究。综合分析表明:地表横向沉降槽呈“W”形分布,地表横向沉降值及沉降影响范围存在明显的叠加效应;地表横向沉降最大值发生在右线隧道中心线上方,最大值在16.32～16.52mm范围内;地表横向沉降的主要影响区域为两隧道中心以外25～30m范围内;监测中心点随掌子面推进的纵向沉降变化曲线呈拉伸的“Z”形;掌子面距监测中心点10～15m时监测中心点沉降开始逐渐发展,到达监测中心点附近时发展最快,在通过监测中心点20～30m后逐渐趋于稳定;双线隧道开挖完成后,后行隧道的地表沉降大于先行隧道,且后行隧道开挖会对先行隧道产生持续性影响,造成先行隧道地表沉降一定幅度的增加;盾构施工过程中掌子面后方的地表沉降明显大于前方,随着盾构的推进掌子面前方地表沉降量开始不断增大,后逐渐趋于稳定。（2）对现场监测、考虑流固耦合效应模拟、不考虑流固耦合效应模拟得到的地表沉降结果进行对比分析。研究表明:考虑流固耦合效应模拟、不考虑流固耦合效应模拟都可以反应地表沉降变化与发展的基本规律,但考虑流固耦合效应模拟与不考虑流固耦合效应模拟在数值上差异较大,考虑流固耦合效应模拟更能真实的反应盾构施工引起地表沉降的大小和规律,是行之有效的研究方法。（3）通过考虑流固耦合效应的数值模拟,研究了隧道净间距、隧道洞径、地下水和地表水对地表沉降的影响作用,并在地铁隧道设计与施工方面提出了相应的地表沉降控制措施。研究结果表明:在一定范围内,随着两隧道净间距的增大,地表沉降槽形状有从“V”形向“平底锅”形再向“W”形转变的趋势,且监测横断面地表沉降最大值有先减小后增大的变化规律,所以实际地铁工程设计中,双线隧道净间距取自地表沉降最大值变化曲线的最小值点附近时是最为合理的;随着隧道洞径的增大,地表沉降值不断增加,且增加的幅度逐渐变大,所以实际地铁工程设计中,在满足必要的通行条件下应尽可能减小隧道洞径;盾构施工过程中地下水的作用对地表沉降有着较大的影响,地表水影响相对较弱,所以在实际地铁工程施工中,可通过一定排水措施及地基处理方法减少土层中地下水的含量使土体预先完成排水固结,若隧道不可避免要穿越大型河流湖泊时应做好相应的加固和防护措施。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 唐少帅
导师: 洪勇
关键词: 滨海富水软土,地表沉降,盾构双线隧道,流固耦合,现场监测
来源: 青岛理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,铁路运输
单位: 青岛理工大学
分类号: U231.3;P642.26
DOI: 10.27263/d.cnki.gqudc.2019.000277
总页数: 87
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