發(fā)布時間：2018-01-22 00:10

  本文關(guān)鍵詞： 砂土地層 地鐵區(qū)間隧道 淺埋暗挖 地層變形 坍塌風(fēng)險　出處：《山東大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文基于青島地鐵一期工程(3號線)河西站-河?xùn)|站區(qū)間工程實際,采用理論分析、數(shù)值計算、現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的方式分析了砂土地層淺埋暗挖地鐵隧道開挖地層變形規(guī)律以及圍巖穩(wěn)定性,并對施工風(fēng)險進行了評價、預(yù)測,對隧道坍塌機理進行了研究。(1)本文從經(jīng)驗法、解析法、數(shù)值分析法以及模型試驗法四個方面系統(tǒng)總結(jié)了淺埋暗挖地鐵隧道施工誘發(fā)地層變形規(guī)律的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與研究進展,通過對地鐵建設(shè)期安全事故統(tǒng)計分析得出坍塌是地鐵建設(shè)安全事故的主要類型,進而引出對隧道開挖誘發(fā)地層變形規(guī)律以及地層穩(wěn)定性研究的必要性、重要性和迫切性。(2)簡要介紹了青島地鐵的發(fā)展歷程、各線路規(guī)劃,并詳細(xì)介紹了青島地鐵3號線河河區(qū)間的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況,基于層次分析法對施工風(fēng)險進行分析,指出地質(zhì)情況和復(fù)雜的周邊環(huán)境是最需注意的風(fēng)險因素。基于特爾菲-理想點法選取縱波波速、埋深、跨度、地下水、周邊環(huán)境以及施工單位管理水平六個方面作為影響因素,建立坍塌預(yù)測模型,分析坍塌風(fēng)險,進而提出了一套淺埋暗挖隧道坍塌風(fēng)險預(yù)測評價體系并對河河區(qū)間坍塌風(fēng)險進行預(yù)測,以一起典型坍塌案例對預(yù)測結(jié)果進行了驗證。(3)闡述PECK公式與隨機介質(zhì)理論的適用性,基于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),選取典型斷面,利用PECK公式對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行擬合分析,探討PECK公式在砂土地層淺埋暗挖地鐵隧道的適用性,針對當(dāng)前隨機介質(zhì)理論極坐標(biāo)解法的不足提出了直角坐標(biāo)解法及其詳細(xì)步驟。(4)利用FLAC3D有限差分軟件對砂土地層淺埋暗挖隧道施工誘發(fā)地層變形進行計算分析,計算結(jié)果表明該地層地表沉降橫向影響范圍約為2～2.5倍洞徑,地表沉降縱向影響范圍約為2倍洞徑,地表最大沉降出現(xiàn)于隧道中線正上方。拱頂沉降變化趨勢與地表沉降變化趨勢整體一致,但數(shù)值與地表沉降相比較大。針對不同核心土長度工況分析其對隧道開挖地層穩(wěn)定性的影響。(5)基于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),將監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值計算結(jié)果相對比,分析隧道開挖橫向影響范圍,對地表沉降與拱頂沉降進行對比分析,指出拱頂沉降監(jiān)測中不可避免的弊端,即監(jiān)測的滯后性導(dǎo)致了拱頂沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)僅為實際沉降量的40%左右,進而提出了拱頂沉降預(yù)測理論,并基于粒子群算法對拱頂沉降進行擬合分析,做出拱頂沉降位移全過程曲線。(6)對砂土地層淺埋暗挖地鐵隧道地層坍塌類型進行分類,按照坍塌位置進行劃分,地層坍塌包括掌子面失穩(wěn)和地表塌陷兩類,同時地層坍塌亦包括開挖面土體超出以及小范圍的地表沉陷；按照坍塌時間進行分類,地層坍塌包括掌子面失穩(wěn)與地表塌陷同時發(fā)生和地表塌陷滯后于隧道開挖兩大類。從砂土本身物理力學(xué)性能、施工措施以及隧道埋深三個方面分析坍塌的成因,基于改進的楔形體理論探討了隧道坍塌的力學(xué)機理,并選用PFC2D軟件模擬計算了地層坍塌失穩(wěn)過程,對地層水平位移、豎向位移按照不同橫斷面、縱斷面進行分析。
[Abstract]:In this paper, based on a project of Qingdao subway station (line 3) - east west station interval engineering practice, using theoretical analysis, numerical simulation, field monitoring combination of sand soil layer of Shallow Metro tunnel deformation regularity and stability of surrounding rock excavation, and the construction risk evaluation, prediction of tunnel collapse mechanism is studied. (1) this paper from the empirical method, analytical method, numerical analysis and model test method four aspects summarized current situation and research progress of Shallow Metro Tunnel induced ground deformation law at home and abroad, based on the statistical analysis of subway construction safety accident collapse the main types of safety accidents in subway construction, which leads to the excavation induced deformation regularity and the necessity of research on tunnel ground stability, importance and urgency. (2) a brief introduction of the Qingdao subway The development process of the line planning, and introduces the engineering geology of Qingdao Metro Line 3 river range, hydrogeological conditions, the level of construction risk analysis method based on the geological conditions and points out the complicated surrounding environment is the need to pay attention to the risk factors. The Delphi ideal point method based on wave velocity. Depth, span, groundwater, surrounding environment and the management level of construction units in six aspects as influence factors, the establishment of collapse prediction model, analysis of collapse risk, and proposes a set of shallow buried tunnel collapse risk prediction evaluation system and forecast the river interval risk collapse, with a typical case to predict the result of collapse verified. (3) describes the applicability of PECK equation with stochastic medium theory, based on the monitoring data, selecting the typical section, fitting analysis of monitoring data by using the PECK formula, discuss The applicability of PECK formula in sand soil layer of Shallow Metro tunnel, in view of the current lack of polar coordinate method of stochastic medium theory put forward the Cartesian coordinate solution and detailed steps. (4) by using the FLAC3D finite difference software on sand soil layer in shallow strata induced by tunnel construction deformation were analyzed and calculated, the calculation results show that the formation of surface settlement lateral influence range is about 2 ~ 2.5 times the diameter, the surface subsidence vertical influence range is about 2 times the diameter of the tunnel, the maximum surface subsidence appears in the midline of the tunnel. Just above the vault settlement and ground settlement trend of the overall trend is consistent, but the value and settlement phase for different core soil is relatively large. The length of working conditions and analyses the effect of tunnel excavation formation stability. (5) based on the monitoring data, the monitoring data and numerical comparison, transverse influenced range analysis of tunnel excavation. Compared with the settlement of vault settlement, crown settlement monitoring pointed out shortcomings inevitably, which leads to the lag of monitoring crown settlement monitoring data is only about the actual settlement of the 40%, and then put forward the prediction theory and the settlement of vault crown settlement, particle swarm optimization algorithm based on fitting analysis, make the whole process of settlement curve vault. (6) of sand soil layer of Shallow Metro Tunnel Collapse types are classified, divided according to the collapsed position, including collapse instability of tunnel face and surface collapse in two categories, at the same time also includes the collapse layer beyond the soil of excavation face and surface subsidence range; in accordance with the classification of collapse time. Including the formation collapse instability of tunnel face and surface subsidence and surface subsidence occurred at the same time lag in the tunnel excavation in two categories. From the soil physical and mechanical properties, construction measures to Analysis of collapse of the three aspects and causes of deep tunnel, the improved wedge theory based on the mechanical mechanism of tunnel collapse, and simulate the collapse instability process with PFC2D software, the displacement on the stratigraphic level, vertical displacement according to the different cross-sectional profile were analyzed.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U231.3;U452.1

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本文編號：1452979