顶管工程地表与开挖面变形控制研究

发布时间：2020-05-21 03:01

【摘要】：顶管施工技术因其非开挖、安全性高等优点,在城市输排水管道等基础设施的改造和建设中受到青睐。然而在施工中,过程控制不当以及地质条件影响引起的变形问题,如地表沉降和隆起,开挖面失稳,不仅会对周围环境造成不利影响,还会影响顶管的顺利进行,施工过程中对地表和开挖面变形的合理控制是解决上述问题的关键。结合郑州市某顶管实际工程,考虑管节顶进的渐进过程和侧向摩擦作用,开展了以下内容的研究:(1)从理论上讨论了顶管过程中因土体应力释放所引起的地表和开挖面变形,考虑注浆作用、摩擦作用、支护作用等产生的附加应力影响将周围土体进行分区,分析了开挖区土体在直接作用影响下的变形趋势以及扰动区土体在间接作用下的性态变化,得出了二者对地表及开挖面变形的不同影响;(2)基于数值模拟方法,从应力释放的角度对顶管过程土体开挖的实质进行研究,得出了随分析步迭代土体变形及力学变化与应力释放率的关系;考虑管节与土体间的摩擦作用力,实现了位移控制法模拟管节顶进的过程,研究了不同工况下的地表变形规律;通过控制开挖边界节点应力,研究了不同注浆压力作用对地表变形的影响;(3)通过幅值曲线控制开挖面支护压力大小变化,研究了支护压力变化过程中开挖面的变形过程,揭示了开挖面失稳过程中所引起的地表附加位移变化规律;分析了不同埋深、不同内摩擦角、不同粘聚力对开挖面破坏形式及地表附加变形的影响,得出了覆土深度与土体参数对开挖面稳定性产生的不同影响;(4)结合郑州市某顶管实际工程,在项目区地表不同位置布置相应监测点,通过对地表变形监测数据与数值模拟结果进行对比分析,验证了本文数值模拟方法在地表变形规律分析中的合理性。
【图文】：

图 1.1 华彩小区附近地面隆起 图 1.2 厦门路面坍塌图 1.3 郑州新密快速路塌陷现场 图 1.4 西安热网顶管事故现场因此，顶管作为一种非开挖技术，在带来便利的同时，施工安全也至关重要。输供水管道的断面较小，在穿越交通干道时常引起变形问题。地面变形过大，会对既有道路和交通造成不利影响；顶管过程中的地面变形控制不当会使得地表隆起、沉降依次出现，周围建筑物遭受多次危害；开挖面变形控制不当，

图 1.1 华彩小区附近地面隆起 图 1.2 厦门路面坍塌图 1.3 郑州新密快速路塌陷现场 图 1.4 西安热网顶管事故现场因此，顶管作为一种非开挖技术，在带来便利的同时，，施工安全也至关重要。输供水管道的断面较小，在穿越交通干道时常引起变形问题。地面变形过大，会对既有道路和交通造成不利影响；顶管过程中的地面变形控制不当会使得地表隆起、沉降依次出现，周围建筑物遭受多次危害；开挖面变形控制不当，
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU990.3

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘宇;唐春安;谢欣;;砂土地层盾构开挖面极限最小支护压力[J];东北大学学报(自然科学版);2015年03期

2 刘泉维;杨忠年;;泥水平衡盾构开挖面稳定性模型试验研究[J];岩土力学;2014年08期

3 刘仲秋;廉照彬;章青;;引水隧洞开挖释放荷载模拟方法的对比研究[J];地下空间与工程学报;2014年02期

4 喻军;龚晓南;;考虑顶管施工过程的地面沉降控制数值分析[J];岩石力学与工程学报;2014年S1期

5 周舒威;夏才初;葛金科;王双;张平阳;;黏土中超大直径顶管开挖面主动极限支护压力计算方法[J];岩土工程学报;2013年11期

6 景路;袁聚云;袁勇;;顶管工程中的地层损失参数和土体变形计算[J];岩土力学;2013年S1期

7 丛茂强;陈锦剑;王建华;;基于注浆压力控制的混凝土顶管施工微扰动机理[J];上海交通大学学报;2013年06期

8 寿克坚;江健铭;;曲线管推进工程推进力之理论分析[J];隧道建设;2010年S1期

9 张传庆;冯夏庭;周辉;黄书岭;;应力释放法在隧洞开挖模拟中若干问题的研究[J];岩土力学;2008年05期

10 齐静静;徐日庆;魏纲;王涛;;隧道盾构法施工引起周围土体附加应力分析[J];岩土力学;2008年02期

相关博士学位论文 前2条

1 乔金丽;盾构隧道开挖面的稳定性分析[D];天津大学;2009年

2 魏纲;顶管工程土与结构的性状及理论研究[D];浙江大学;2005年

相关硕士学位论文 前6条

1 刘营;顶管施工对周围土体扰动范围影响研究[D];郑州大学;2016年

2 曹明明;顶管施工引起的地表沉降问题研究[D];河南工业大学;2016年

3 杨烨e

本文编号：2673624