本文關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道壁后注漿體特性及其對地層變形的影響研究

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【摘要】：盾構(gòu)法作為一種安全、環(huán)保、高效快速、低擾動的隧道施工工法,越來越廣泛地被應(yīng)用到地下工程施工中,已經(jīng)成為了城市地鐵隧道建設(shè)的主流工法。但盾構(gòu)施工時,當(dāng)管片襯砌環(huán)從盾尾脫出后,圍巖與管片之間就不可避免的會形成盾尾空隙,盾尾同步注漿就成為盾構(gòu)施工必不可少的環(huán)節(jié),通常采用向盾尾空隙充填注漿材料的辦法來達(dá)到控制地層變形的目的�；诖�,本文針對盾構(gòu)注漿漿液的工程性質(zhì)、漿液壓力充填分布、漿液固結(jié)壓縮特性以及地層變形進(jìn)行了相關(guān)研究,得到了以下主要成果和結(jié)論：(1)對可硬性漿液的各項(xiàng)工程特性進(jìn)行了正交設(shè)計試驗(yàn)研究。水灰比、膨水比、粉灰比、膠砂比、減膠比等是影響漿液工程性質(zhì)的關(guān)鍵因素,增加用水量雖然會提高漿液的流動性,但卻會降低漿液穩(wěn)定性,使泌水率增大,收縮變形變大等；增加粉灰比能提高流動性,但會降低漿液早期強(qiáng)度并增加泌水率;膨潤土的增加會顯著降低漿液的泌水率和體積收縮率；適當(dāng)?shù)奶砑觿﹦t能很好的改善漿液物理性質(zhì)。(2)設(shè)計了漿液固結(jié)變形試驗(yàn)裝置,并利用該試驗(yàn)裝置探討了注漿壓力、注漿漿液性質(zhì)、隧道周邊土體性質(zhì)等對漿液固結(jié)變形的影響,歸納了漿液隨時間變化的變形模型。一定條件下,隨注漿壓力的增大,漿液最終壓縮量也更大,但注漿漿液的體積收縮率并不是隨著壓力的增大而無限增長。砂土的滲透系數(shù)大于粘土墊層,因而漿液能夠更快的排水固結(jié)。影響漿液固結(jié)變形最本質(zhì)的因素還是漿液自身性質(zhì),只有合理的根據(jù)施工環(huán)境確定合理的注漿漿液才能保證漿液的壓縮變形控制在一定范圍內(nèi)。(3)推導(dǎo)了考慮及不考慮漿液粘度時變性的注漿漿液沿環(huán)向充填時的壓力分布規(guī)律：漿液環(huán)向壓力分布主要有兩個因素決定,漿液自重和漿液的粘度系數(shù)：當(dāng)注漿漿液由注漿孔向上流動時,自重項(xiàng)和粘度項(xiàng)均起到阻力作用;當(dāng)漿液向下流動充填時,粘度項(xiàng)仍起到阻礙作用,重力項(xiàng)卻有使?jié){液壓力增加的作用。而若考慮到漿液的粘度時變性,其主要影響到的是粘度系數(shù)項(xiàng),主要表現(xiàn)為：無論是向上還是向下流動充填,其漿液壓力損失會更大,相同位置處的漿液壓力比不考慮粘度時變性的壓力更小。(4)運(yùn)用ANSYS軟件對盾構(gòu)施工過程進(jìn)行了簡單的數(shù)值模擬,針對性的研究了注漿漿液彈性模量、注漿壓力、注漿量等因素對于地層變形規(guī)律的影響。注漿漿液彈性模量、注漿壓力以及注漿量都不同程度地對于地層變形產(chǎn)生影響,一般情況下,盾構(gòu)同步注漿漿液的彈性模量、注漿壓力以及注漿量的增加都會一定程度地減小地層位移,對于控制地表沉降的效果而言,注漿量和注漿壓力增大較漿液彈性模量的增大更加明顯。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)隧道 壁后注漿 漿液工程性質(zhì) 漿液配比 粘度時變性 注漿壓力 漿液壓力分布 固結(jié)壓縮試驗(yàn) 數(shù)值模擬 地層變形
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U455.43
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 緒論13-21
• 1.1 選題背景13-14
• 1.2 盾構(gòu)中的壁后注漿14-15
• 1.3 盾構(gòu)壁后注漿研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 壁后注漿漿液性質(zhì)研究15-16
• 1.3.2 壁后注漿漿液壓力分布規(guī)律研究16-17
• 1.3.3 壁后注漿對地層沉降的影響研究17-18
• 1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)思路18-21
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容19
• 1.4.2 主要技術(shù)思路19-21
• 2 盾構(gòu)壁后注漿漿液特性研究21-39
• 2.1 盾構(gòu)注漿漿液21-23
• 2.2 漿液原材料性質(zhì)23-25
• 2.3 試驗(yàn)測試方法25-27
• 2.3.1 密度25-26
• 2.3.2 泌水率26
• 2.3.3 體積收縮率26
• 2.3.4 早期強(qiáng)度26-27
• 2.4 試驗(yàn)設(shè)計27-30
• 2.5 試驗(yàn)結(jié)果30-31
• 2.6 漿液試驗(yàn)結(jié)果極差分析31-37
• 2.6.1 密度極差分析31-33
• 2.6.2 泌水率極差分析33-34
• 2.6.3 體積收縮率極差分析34-35
• 2.6.4 早期抗壓強(qiáng)度極差分析35-37
• 2.7 本章小結(jié)37-39
• 3 盾構(gòu)壁后注漿體固結(jié)變形特性研究39-51
• 3.1 壁后注漿單元體模型39-40
• 3.2 注漿漿液壓縮變形試驗(yàn)設(shè)計40-42
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析42-46
• 3.3.1 注漿壓力對漿液壓縮變形的影響43-44
• 3.3.2 土質(zhì)條件對漿液壓縮變形的影響44-45
• 3.3.3 漿液性質(zhì)對漿液壓縮變形的影響45-46
• 3.4 注漿漿液變形模型46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 4 盾構(gòu)壁后漿液壓力環(huán)向分布規(guī)律研究51-65
• 4.1 注漿漿液流變特性51-53
• 4.1.1 注漿漿液流型51-52
• 4.1.2 注漿漿液時變性52-53
• 4.2 注漿漿液擴(kuò)散過程53-54
• 4.3 盾構(gòu)壁后注漿漿液壓力分布模式54-59
• 4.3.1 基本假設(shè)54-56
• 4.3.2 不考慮時變性漿液壓力分布模式56-58
• 4.3.3 考慮時變性漿液壓力分布模式58-59
• 4.4 實(shí)例分析59-62
• 4.5 本章小結(jié)62-65
• 5 盾構(gòu)壁后注漿對地層變形數(shù)值模擬研究65-83
• 5.1 有限元法與ANSYS基本原理66-67
• 5.2 ANSYS隧道模擬過程67-70
• 5.2.1 土體材料模擬67
• 5.2.2 管片及注漿層模擬67-68
• 5.2.3 開挖單元模擬68
• 5.2.4 掘進(jìn)施工模擬方法68-70
• 5.3 盾構(gòu)施工三維有限元模擬70-72
• 5.3.1 計算模型的建立71-72
• 5.4 結(jié)果分析72-81
• 5.4.1 注漿漿液性質(zhì)對地層位移的影響77-78
• 5.4.2 注漿壓力對地層位移的影響78-79
• 5.4.3 注漿量對地層位移的影響79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-83
• 6 結(jié)論與展望83-87
• 6.1 結(jié)論83-84
• 6.2 展望84-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果91-95
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集95

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