浅埋隧道近接施工引起既有地下管线变形机理模型试验研究
发布时间：2021-02-19 17:11
地铁隧道、综合管廊等城市地下隧道的修建,虽然促进了城市地下空间的开发利用、缓解了用地紧缺问题,但是由于相关工程建设的选线通常沿着城市主干道延伸,周边工程环境错综复杂,将不可避免地穿越大量既有地下管线。隧道近接施工对周边地层的卸荷作用,诱发地层移动导致临近地下管线发生变形,对管线的正常使用和安全具有潜在威胁。为了保证城市隧道建设在满足既有管线正常使用的前提下安全有序地开展,研究隧道近接施工对既有管线的影响、预测施工后管线的变形响应、并对管线安全状况做出评判显得十分有必要。本文以隧道近接施工引起既有管线变形为研究对象,采用相似模型试验与理论分析相结合的方法,从隧道开挖对天然地层变形的影响和隧道开挖后管线的变形机理两方面进行研究,主要研究内容如下:（1）基于隧道近接施工对地层和管线的影响的缩尺模型试验,引入了透明土试验技术,在试验方法和后处理方面进行了改进,得到了地层的三维变形结果,对不同试验工况下隧道开挖后的地层变形状况进行了分析,并且根据地层沉降的竖向变化情况对隧道的深浅埋属性进行了探讨。（2）基于Winkler地基梁理论建立了隧道开挖后管线沉降变形的分析模型,其中对隧道开挖后天然地层沉...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地铁施工造成的管线事故（北京京广桥，2006.1.3）
1绪论3图1.2隧道掘进引起的3D沉降槽Fig.1.23Dsettlementtroughcausedbytunneladvance①经验法1)地表处的地层沉降Peck[5]通过对大量实测资料进行分析，指出对于天然地层(Greenfieldsites)，在不排水的情况下，隧道开挖形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积，并且假定地表处横向地层沉降服从正态分布规律（NormalDistribution，或GaussianDistribution)，因此可以用高斯曲线描述地表处横向地层沉降。Attewell[6]和Rankin[7]通过经验总结在此基础上提出以下计算公式，并在以后的工程实践中得到了广泛应用：2max2exp2vxSSi=(1.1)2Lmax0.313VDSi=(1.2)式中：Sv——最大沉降值；VL——地层损失率；i——沉降槽宽度系数，对应反弯点处。基于英国的一些隧道工程监测数据，O’Reilly和New[8]提出了沉降槽宽度系数i随隧道深度H近似线性变化的关系如下：iKH=(1.3)
2隧道近接施工的透明土模型试验13(a)Imagesofslicesonxozplane(b)Imagesofslicesonxoyplane图2.1地层移动3D可视化的实现方法示意图Fig.2.1Implementmethodof3DVisualizationofgroundmovement图2.2地层移动3D变形测量试验装置示意图Fig.2.2Schematicdiagramoftestdevicefor3Ddeformationmeasurement2.3模型试验相似关系的确定相似理论是模型试验研究的基本理论，用以指导模型试验的根本布局问题：尺度的缩小或放大，参数的提高或降低，介质性能的改变等。目的在于以最低的成本和在最短的运转周期内摸清所研究模型的内部规律性。通过长期的实践总结，学者们建立了由相似三定理组成的相似理论。在本文模型试验中涉及的主要物理量分为三大类：①土体特性：土体弹性模量Eg、黏聚力c、内摩擦角φ、土体重度γ；②隧道-土体-管线系统：管线与隧道的垂直净距H、隧道直径D、隧道开挖引起的地层损失率ξ、管线直径d、管壁厚度t、管线刚度EpIp；③因变量：管线竖向变形wp。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制[J]. 张成平,张顶立,王梦恕,李倩倩,刘胜春. 岩土力学. 2010(S1)
[2]刚性管线纵向应变计算及安全评价[J]. 李兴高,王霆. 岩土力学. 2008(12)
[3]柔性管线安全评价的简便方法[J]. 李兴高,王霆. 岩土力学. 2008(07)
[4]地下工程压力拱拱体的确定与成拱分析[J]. 梁晓丹,刘刚,赵坚. 河海大学学报(自然科学版). 2005(03)
[5]软土隧道盾构推进中地面沉降影响因素的数值法研究[J]. 刘洪洲,孙钧. 现代隧道技术. 2001(06)
[6]城市可持续发展与地下空间开发利用[J]. 钱七虎. 地下空间. 1998(02)
[7]迎接我国城市地下空间开发高潮[J]. 钱七虎. 岩土工程学报. 1998(01)
本文编号：3041429
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地铁施工造成的管线事故（北京京广桥，2006.1.3）
1绪论3图1.2隧道掘进引起的3D沉降槽Fig.1.23Dsettlementtroughcausedbytunneladvance①经验法1)地表处的地层沉降Peck[5]通过对大量实测资料进行分析，指出对于天然地层(Greenfieldsites)，在不排水的情况下，隧道开挖形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积，并且假定地表处横向地层沉降服从正态分布规律（NormalDistribution，或GaussianDistribution)，因此可以用高斯曲线描述地表处横向地层沉降。Attewell[6]和Rankin[7]通过经验总结在此基础上提出以下计算公式，并在以后的工程实践中得到了广泛应用：2max2exp2vxSSi=(1.1)2Lmax0.313VDSi=(1.2)式中：Sv——最大沉降值；VL——地层损失率；i——沉降槽宽度系数，对应反弯点处。基于英国的一些隧道工程监测数据，O’Reilly和New[8]提出了沉降槽宽度系数i随隧道深度H近似线性变化的关系如下：iKH=(1.3)
2隧道近接施工的透明土模型试验13(a)Imagesofslicesonxozplane(b)Imagesofslicesonxoyplane图2.1地层移动3D可视化的实现方法示意图Fig.2.1Implementmethodof3DVisualizationofgroundmovement图2.2地层移动3D变形测量试验装置示意图Fig.2.2Schematicdiagramoftestdevicefor3Ddeformationmeasurement2.3模型试验相似关系的确定相似理论是模型试验研究的基本理论，用以指导模型试验的根本布局问题：尺度的缩小或放大，参数的提高或降低，介质性能的改变等。目的在于以最低的成本和在最短的运转周期内摸清所研究模型的内部规律性。通过长期的实践总结，学者们建立了由相似三定理组成的相似理论。在本文模型试验中涉及的主要物理量分为三大类：①土体特性：土体弹性模量Eg、黏聚力c、内摩擦角φ、土体重度γ；②隧道-土体-管线系统：管线与隧道的垂直净距H、隧道直径D、隧道开挖引起的地层损失率ξ、管线直径d、管壁厚度t、管线刚度EpIp；③因变量：管线竖向变形wp。
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制[J]. 张成平,张顶立,王梦恕,李倩倩,刘胜春. 岩土力学. 2010(S1)
[2]刚性管线纵向应变计算及安全评价[J]. 李兴高,王霆. 岩土力学. 2008(12)
[3]柔性管线安全评价的简便方法[J]. 李兴高,王霆. 岩土力学. 2008(07)
[4]地下工程压力拱拱体的确定与成拱分析[J]. 梁晓丹,刘刚,赵坚. 河海大学学报(自然科学版). 2005(03)
[5]软土隧道盾构推进中地面沉降影响因素的数值法研究[J]. 刘洪洲,孙钧. 现代隧道技术. 2001(06)
[6]城市可持续发展与地下空间开发利用[J]. 钱七虎. 地下空间. 1998(02)
[7]迎接我国城市地下空间开发高潮[J]. 钱七虎. 岩土工程学报. 1998(01)
本文编号：3041429
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