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【碩士】城市地鐵渡線區(qū)變截面群洞隧道施工技術的優(yōu)化研究【2009】

內容簡介

　　學科專業(yè)：巖土工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：合肥工業(yè)大學　　學位年度： 2009年　　在城市地下工程中，地鐵隧道的施工不可避免地產生地表變形，以及導致建筑物的不均勻沉降等現象，這種現象尤其是在修建地鐵突變斷面群洞隧道時表現得尤為突出。由于城市地鐵周邊地面建筑物和各種地下管線眾多，往往對隧道施工產生的地表沉降有著嚴格的限制。因此，對隧道地表沉降做出較為準確的預測和采取相應的控制措施是十分重要的。本文以北京地鐵五號線和平西橋站～北土城東路站渡線區(qū)群洞隧道為研究背景，。采用大型隧道專業(yè)軟件Midas／GTS進行有限元數值模擬分析，著重研究群洞隧道施工過程中地表沉降的規(guī)律、群洞隧道施工方案的優(yōu)化及地表沉降的影響因素等。　　渡線區(qū)內連拱隧道的開挖是該工程的一個難點，施工方案需要單獨考慮。本文首創(chuàng)了連拱隧道雙洞法施工工法，并通過有限元軟件GTS對連拱隧道的中洞法和雙洞法兩種施工工法進行數值模擬的研究，從施工進度、初期支護內力、二次襯砌安全系數三個方面對計算結果進行了對比，確定雙洞法作為開挖方案，并對雙洞法的開挖工況進行了計算分析，確定了最優(yōu)的開挖順序，并在施工中　　得到了應用。　　突變大斷面隧道的過渡是變截面隧道施工的關鍵技術。為達到突變斷面安全、快速過渡的目的，本文率先提出縱橫導洞法開挖方案，開創(chuàng)了由大斷面直接向小斷面開挖的新思路，與原設計方案小導坑爬坡擴挖法比較有非常明顯的優(yōu)勢。本文基于優(yōu)化方案首次對整個渡線區(qū)群洞隧道的施工過程進行了三維動態(tài)數值模擬研究，得出：　　(1)施工完成時地表最大沉降為37mm，地表沉降較大的區(qū)域主要集中在左右線大斷面隧道的上方；　　(2)計算分析表明，小間距隧道施工過程．中，圍巖是穩(wěn)定的，但開始段中間土柱較薄時塑性區(qū)已經貫通，建議在施工過程中對三洞小間距隧道開始段2m范圍的中間土柱進行加固；　　(3)從塑性區(qū)和地層圍巖變形來看，大斷面開挖、大斷面隧道臨時支護拆除、連拱隧道開挖、縱橫導洞開口處施工所引起的塑性區(qū)和地層變形值較大，為施工薄弱環(huán)節(jié)，施工過程中應注意，需加強該部位的支護、減少開挖進尺，及時封閉成環(huán)；　　(4)從施工過程的受力、變形、塑性區(qū)分布來看，施工過程安全穩(wěn)定，施工效果較好，說明突變斷面的縱橫導洞法施工方案和連拱隧道雙洞法施工方案是合理可行的，能夠確保周圍環(huán)境以及施工過程中結構自身的安全。　　該數值計算分析結果預測了優(yōu)化方案的施工效應，為工程實際開挖提供指導，為優(yōu)化施工方案提供理論依據，也為類似工程提供寶貴的經驗很設計依據?！　?

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