本文關(guān)鍵詞：濱海地區(qū)軌道交通地下工程水土壓力試驗與理論研究

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【摘要】：伴隨著城市化進程的加速,濱海地區(qū)城市開始大規(guī)模城市軌道交通建設(shè),以解決城市交通擁堵問題。軌道交通地鐵車站狹長基坑的被動土壓力問題和水位波動條件下過江盾構(gòu)隧道的開挖面極限支護壓力問題是伴隨著濱海城市軌道交通建設(shè)而產(chǎn)生的新課題。本文針對上述問題通過模型試驗、數(shù)值和解析手段分別進行了研究,主要工作和結(jié)論如下：1、利用研制的土壓力試驗模型裝置,進行了一組不同填土寬度的剛性擋墻平動模式室內(nèi)模型試驗,采用微型土壓力盒量測從靜止狀態(tài)到被動極限狀態(tài)的水平土壓力分布的變化,利用顆粒圖像測速技術(shù)研究土體內(nèi)滑裂面發(fā)展規(guī)律。試驗結(jié)果表明,半無限土體情況下的被動土壓力大小、分布和合力作用點與庫倫被動土壓力較為接近。而有限寬度情況下移動擋墻上各深度的被動土壓力值均大于庫倫被動土壓力,且土體寬度越窄,擋墻的被動極限位移有增大趨勢,擋墻下部的被動土壓力增大更明顯,土壓力分布的非線性程度愈高,被動土壓力系數(shù)越大,被動土壓力合力作用點明顯往墻底移動。隨著填土寬度的減小,填土表面的隆起愈明顯,滑裂面的傾角略有增大。當移動擋墻達到或接近極限狀態(tài)時,固定邊界上的水平土壓力隨填土寬度的減小而逐漸增大,甚至接近庫倫被動土壓力。2、采用COMSOL建模分析了水位波動條件下盾構(gòu)開挖面附近地基中的孔壓響應(yīng)。數(shù)值計算結(jié)果表明：在滲透系數(shù)較大的砂性土地基中開挖水下盾構(gòu)隧道時,水位波動在地基中的傳播不存在相位滯后現(xiàn)象,在滲透系數(shù)較小的粉土地基中開挖水下盾構(gòu)隧道時,水位波動的傳播存在較為明顯的相位滯后和幅值衰減現(xiàn)象；盾構(gòu)隧道中軸線處壓力水頭沿開挖面前方水平距離的分布為“負指數(shù)”函數(shù)分布；隧道豎向?qū)ΨQ面處開挖面前方距開挖面較近時壓力水頭和總水頭沿深度分布表現(xiàn)為非線性分布；分析討論了上覆土層厚度、下臥土層厚度、水深、隧道直徑、滲透系數(shù)、邊界波動幅值和邊界波動周期等因素對水平滲透力的影響。3、采用經(jīng)典的“楔形體—棱柱體”極限平衡模型,結(jié)合COMSOL水位波動下滲流計算,研究了考慮水位波動的盾構(gòu)隧道開挖面極限支護壓力,并應(yīng)用于杭州慶春路過江隧道工程實例分析。研究結(jié)果表明,粉土地基中開挖面有效極限支護壓力隨著時間呈現(xiàn)周期性波動,且存在相位滯后現(xiàn)象；水平滲透力是構(gòu)成有效支護壓力的最主要部分；分析討論了有效黏聚力、有效內(nèi)摩擦角、密封艙壓力水頭、上覆土層厚度和隧道直徑等因素對有效極限支護壓力的影響。4、建立水位波動條件下砂性土地基中盾構(gòu)開挖孔壓響應(yīng)簡化分析模型,利用Laplace變換和級數(shù)展開得到近似解析解,通過與半解析解的對比,得出近似解析解偏安全。
【關(guān)鍵詞】：狹長基坑 過江隧道 水位波動 水土壓力 模型試驗 數(shù)值分析 解析研究
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U231;TU432
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 引言13-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-26
• 1.2.1 軌道交通狹長基坑土壓力研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 水下盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀19-25
• 1.2.3 水位波動條件下地基土及結(jié)構(gòu)物的響應(yīng)研究現(xiàn)狀25-26
• 1.3 本文主要內(nèi)容及創(chuàng)新點26-29
• 第2章 軌道交通狹長基坑被動土壓力試驗研究29-43
• 2.1 引言29-30
• 2.2 試驗方案30-34
• 2.2.1 試驗模型30-31
• 2.2.2 試驗土樣31-32
• 2.2.3 墻土摩擦角的測定32
• 2.2.4 土壓力盒的標定32-33
• 2.2.5 數(shù)據(jù)采集及PIV測試系統(tǒng)33-34
• 2.2.6 試驗安排34
• 2.3 試驗結(jié)果34-41
• 2.3.1 移動擋墻上的土壓力34-38
• 2.3.2 土體變形分析38-41
• 2.3.3 固定邊界上的土壓力41
• 2.4 本章小結(jié)41-43
• 第3章 水位波動條件下盾構(gòu)隧道開挖孔壓響應(yīng)有限元分析43-65
• 3.1 引言43
• 3.2 計算軟件及模型邊界條件43-46
• 3.2.1 有限元軟件COMSOL Multiphysics簡介43-44
• 3.2.2 工程背景44-45
• 3.2.3 模型及邊界條件45-46
• 3.2.4 COMSOL計算精度驗證46
• 3.3 砂性土地基盾構(gòu)隧道開挖孔壓響應(yīng)46-51
• 3.4 粉土地基盾構(gòu)隧道開挖孔壓響應(yīng)51-57
• 3.5 參數(shù)分析57-62
• 3.5.1 埋深比C/D的影響58-59
• 3.5.2 地基厚度比H/D的影響59
• 3.5.3 水深比H_w/D的影響59-60
• 3.5.4 隧道直徑D的影響60
• 3.5.5 滲透系數(shù)k的影響60-61
• 3.5.6 邊界波動幅值A(chǔ)的影響61
• 3.5.7 邊界波動周期T的影響61-62
• 3.6 本章小結(jié)62-65
• 第4章 考慮水位波動的盾構(gòu)隧道開挖面極限支護壓力研究65-79
• 4.1 引言65
• 4.2 考慮水位波動的盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定分析模型65-71
• 4.2.1 經(jīng)典的“楔形體一棱柱體”極限平衡模型65-67
• 4.2.2 考慮滲流作用的上覆松動土壓力計算67-70
• 4.2.3 考慮水位波動的楔形體滲透力70
• 4.2.4 考慮水位波動的開挖面有效極限支護壓力70-71
• 4.3 參數(shù)分析71-76
• 4.3.1 有效黏聚力的影響71-72
• 4.3.2 有效內(nèi)摩擦角的影響72-73
• 4.3.3 密封艙壓力水頭的影響73-74
• 4.3.4 埋深比C/D的影響74-75
• 4.3.5 隧道直徑D的影響75-76
• 4.4 慶春路過江隧道實例分析76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-79
• 第5章 水位波動條件下砂性土盾構(gòu)隧道開挖孔壓響應(yīng)近似解析解79-91
• 5.1 引言79
• 5.2 地下水非穩(wěn)定滲流理論79-82
• 5.2.1 地下水非穩(wěn)定滲流控制方程79-81
• 5.2.2 非穩(wěn)態(tài)平面平行滲流81-82
• 5.3 水位波動條件下砂性土地基中盾構(gòu)開挖孔壓響應(yīng)求解82-89
• 5.3.1 控制方程及邊界條件82-83
• 5.3.2 模型求解83-88
• 5.3.3 近似解析解的驗算88-89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 第6章 結(jié)論與展望91-95
• 6.1 主要結(jié)論91-92
• 6.2 進一步工作建議92-95
• 參考文獻95-101
• 附錄：作者簡介及相關(guān)科研成果101

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1 薄志義;王坡;張楠;;盾構(gòu)機軸線方位角解算原理研究[J];北京測繪;2006年03期

2 王立奇;;盾構(gòu)隧道工法淺談[J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2007年09期

3 馮強;薛玉庭;;盾構(gòu)過程中的常見問題及其控制方法[J];科技風;2008年17期

4 馬金偉;;西安盾構(gòu)法施工引起的地面沉降有限元分析[J];科技資訊;2009年22期

5 李宗藝;;淺談各類盾構(gòu)機的現(xiàn)狀和未來[J];河南科技;2013年17期

6 俞凱;;淺談盾構(gòu)機的發(fā)展史及其在我國的發(fā)展狀況[J];科協(xié)論壇(下半月);2007年06期

7 楊開艮;;地鐵盾構(gòu)法施工引起地表沉降問題研究[J];科技風;2011年03期

8 余勇利;羅曉娟;王永軍;;北京地區(qū)隧道盾構(gòu)法施工中地表沉降影響因素分析[J];地質(zhì)災害與環(huán)境保護;2012年01期

9 楊凱文;;激光法盾構(gòu)自動導向系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J];現(xiàn)代測繪;2013年05期

10 黃榮;;盾構(gòu)機穿越建(構(gòu))筑物施工探討[J];廣東科技;2014年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫海霞;趙文;王釗宇;于建軍;;地鐵盾構(gòu)法施工對地表變形的影響分析[A];第九屆海峽兩岸隧道與地下工程學術(shù)及技術(shù)研討會論文集[C];2010年

2 陳饋;孫謀;;重慶過江隧洞盾構(gòu)法施工泥水處理技術(shù)[A];中國土木工程學會第十一屆、隧道及地下工程分會第十三屆年會論文集[C];2004年

3 洪開榮;;我國盾構(gòu)隧道發(fā)展中的幾個問題[A];科技、工程與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展——河南省第四屆青年學術(shù)年會論文集（下冊）[C];2004年

4 洪開榮;;我國盾構(gòu)隧道發(fā)展中的幾個問題[A];城市地下空間開發(fā)與地下工程施工技術(shù)高層論壇論文集[C];2004年

5 卿偉宸;廖紅建;錢春宇;;盾構(gòu)法施工影響地面最大沉降的若干因素分析[A];中國土木工程學會第十二屆年會暨隧道及地下工程分會第十四屆年會論文集[C];2006年

6 橋本正;管茜檬;朱合華;馬險峰;;大口徑長距離盾構(gòu)機風險評估事例[A];同濟大學校慶論壇——“工程風險管理與保險論壇”暨“中國土木工程學會院士論壇”資料匯編[C];2007年

7 沈建奇;金先龍;丁峻宏;李根國;王吉云;;盾構(gòu)法施工三維并行數(shù)值模擬方法研究[A];首屆工程設(shè)計高性能計算（HPC）技術(shù)應(yīng)用論壇論文集[C];2007年

8 王暖堂;;城市地鐵盾構(gòu)法施工中的測量技術(shù)[A];第四屆中國巖石錨固與注漿學術(shù)會議論文集[C];2007年

9 孔思麗;王建國;T.Nogami;;都市高密集建筑環(huán)境中雙隧道盾構(gòu)法施工引起的地面沉降分析[A];中國土木工程學會第九屆土力學及巖土工程學術(shù)會議論文集（下冊）[C];2003年

10 董偉東;;盾構(gòu)機激光導向系統(tǒng)原理研究[A];中國測繪學會第八次全國會員代表大會暨2005年綜合性學術(shù)年會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 喬地 通訊員 申陽;開辟盾構(gòu)數(shù)字化智能化新征程[N];科技日報;2014年

2 肖華;盾構(gòu)“神器”助力新興市場[N];中華建筑報;2014年

3 本報記者 陳克然;盾構(gòu)市場“發(fā)燒” 科學施工不容忽視[N];中國建設(shè)報;2009年

4 本報記者 尤云;盾構(gòu)企業(yè)追逐“英雄”時代[N];中華建筑報;2003年

5 本報記者 趙洪亮;盾構(gòu)施工如何“創(chuàng)新 安全 突破”[N];中國水利報;2009年

6 本報記者 付毅飛;國產(chǎn)盾構(gòu)加速地鐵建設(shè)[N];科技日報;2005年

7 本報記者 王小潤;黃昌富:勇往直前的“盾構(gòu)機”[N];光明日報;2011年

8 成海忠;鐘儒華;走在地鐵施工前沿[N];中國鐵道建筑報;2003年

9 本報記者 湯璇;領(lǐng)先國內(nèi)的盾構(gòu)“地中對接 洞內(nèi)解體”法[N];廣東建設(shè)報;2006年

10 特約記者 謝建蒲 通訊員 楊延安;盾構(gòu)直指長江北岸[N];中國交通報;2004年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊春山;盾構(gòu)隧道先隧后井施工對隧道變形的影響及對策研究[D];華南理工大學;2015年

2 余莉;蘇州軟土地層小凈距隧道盾構(gòu)施工交互影響機理研究[D];中國地質(zhì)大學;2015年

3 梁榮柱;軟土盾構(gòu)隧道掘進環(huán)境效應(yīng)及其鄰近開挖響應(yīng)研究[D];浙江大學;2016年

4 胡國良;盾構(gòu)模擬試驗平臺電液控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學;2006年

5 馬可栓;盾構(gòu)施工引起地基移動與近鄰建筑保護研究[D];華中科技大學;2008年

6 賈勇;盾構(gòu)施工地層變形實測與三維數(shù)值模擬及參數(shù)分析[D];天津大學;2010年

7 徐前衛(wèi);盾構(gòu)施工參數(shù)的地層適應(yīng)性模型試驗及其理論研究[D];同濟大學;2006年

8 陳慧;基于無衍射光的盾構(gòu)位姿測量系統(tǒng)的理論與技術(shù)研究[D];華中科技大學;2011年

9 胡祥濤;土—盾構(gòu)相互作用研究及推進載荷規(guī)劃[D];華中科技大學;2012年

10 雷明鋒;侵蝕環(huán)境下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能全壽命計算方法研究[D];中南大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁霄;盾構(gòu)超近距離下穿既有地鐵盾構(gòu)區(qū)間工程監(jiān)測實例研究[D];中國地質(zhì)大學(北京);2015年

2 韓金容;卵石地層盾構(gòu)隧道近接鐵路橋樁基施工安全控制技術(shù)研究[D];西南交通大學;2014年

3 趙晉;盾構(gòu)隧道管片位移因素分析及控制措施研究[D];西南交通大學;2015年

4 高照;富水砂礫地層盾構(gòu)施工地表沉降變形控制參數(shù)優(yōu)化研究[D];西南交通大學;2015年

5 郭孝坤;鄭州地鐵盾構(gòu)下穿施工對既有建筑樁基承載力的影響研究[D];鄭州大學;2015年

6 張濤;暗挖隧道施工對路橋構(gòu)筑物的影響效應(yīng)分析[D];大連海事大學;2016年

7 張健;地鐵盾構(gòu)區(qū)間下穿城際鐵路橋梁結(jié)構(gòu)及軌道變形分析和控制措施研究[D];北京交通大學;2015年

8 劉少楠;鄭州地鐵5號線盾構(gòu)施工對地表民用建筑沉降影響研究[D];河南工業(yè)大學;2016年

9 劉浩然;鄭州地鐵一號線盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響研究[D];河南工業(yè)大學;2016年

10 朱坤;濱海區(qū)粉質(zhì)粘土地層盾構(gòu)側(cè)穿單樁模型試驗研究[D];北京交通大學;2016年

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本文編號：1136064