【碩士】上海長江隧道連接通道凍結(jié)模擬與施工監(jiān)控研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：建筑與土木工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2009年　　隨著我國大城市的快速發(fā)展，城市地下鐵路交通和公路隧道交通的發(fā)展己大大緩解地面道路交通壓力，目前很多國家采用盾構(gòu)法建設(shè)隧道。在采用盾構(gòu)法建設(shè)隧道時，由于隧道周圍土體的原有地層應(yīng)力發(fā)生改變，土體擾動必然發(fā)生，使得周圍建筑、構(gòu)造物、地下管線會發(fā)生位移，進而可能產(chǎn)生破壞，造成生命財產(chǎn)的損失。雖然公路隧道和地鐵隧道承擔著越來越繁忙的較大客流和貨流的運輸任務(wù)，道路交通流量和車輛及其運輸物品變化也很大，不僅增加了交通隧道的火災(zāi)風險，而且還引發(fā)了不少嚴重的火災(zāi)事故。因為區(qū)間隧道空間屬于的封閉區(qū)域，人員和設(shè)備均高度密集，一旦發(fā)生災(zāi)害，救援與疏散十分困難，因此各國對交通隧道和地下鐵道的消防安全都十分重視，因此針對隧道的建設(shè)領(lǐng)域中的諸多技術(shù)問題的研究勢在必行?！　”疚囊陨虾ｉL江隧道工程的連接通道為研究對象，以工程實際測量數(shù)據(jù)為分析依據(jù)，研究了盾構(gòu)推進過程中對周邊土體的變形特征和對地面建筑物的影響規(guī)律，并針對連接通道凍結(jié)法施工過程中的凍土溫度變化規(guī)律、江底位移變化規(guī)律、凍結(jié)壁和主隧道的結(jié)構(gòu)安全問題進行研究。采用ansys進行凍結(jié)壁的溫度場模擬；采用FLAC3D數(shù)值分析法，對連接通道開挖引起的沉降、凍結(jié)壁和隧道應(yīng)力再分布進行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實際監(jiān)測結(jié)果基本吻合，確保了連接通道的安全施工，并為設(shè)計和施工提供了進一步完善建議。具體研究內(nèi)容如下：　　1．凍土幃幕形狀、厚度、凍結(jié)管路布置及凍結(jié)壁模擬　　凍土層開挖斷面選定時應(yīng)考慮盡可能減少連接通道開挖過程中在其中產(chǎn)生的彎矩，例如可采用圓形、圓拱形等?？紤]冷凍管的合理布置，比較隧道內(nèi)采用單排管和雙排管的優(yōu)缺點。模擬并驗證凍結(jié)階段凍結(jié)壁發(fā)展的過程?！　?．連接通道施工　　對隧道結(jié)構(gòu)的影響及后期連接通道的位移由于主隧道丌挖會引起土體擾動，首次土體沉降會對開挖連接通道的變形帶來影響，所以必須先進行主隧道開挖模擬后，再進行連接通道的施工模擬，從而可以研究主隧道開挖引起的土體變形特性。同時連接通道施工過程對主隧道的影響主要表現(xiàn)在土體凍結(jié)過程中體積膨脹產(chǎn)生作用于隧道管片上的附加壓力，在隧道管片上開洞引起的應(yīng)力重新分布和變形：在連接通道開挖過程中，由于卸載引起周圍土體的位移，從而引起的主隧道結(jié)構(gòu)的變形?！　?．施工監(jiān)控研究　　連接通道施工應(yīng)保證凍結(jié)壁的安全，研究分析連接通道的凍結(jié)溫度、位移及收斂、應(yīng)力的關(guān)系，進行數(shù)值模擬并接合實際監(jiān)測值，提出施工監(jiān)控中的合理報警值。根據(jù)上海長江隧道連接通道的施工情況，優(yōu)化施工和監(jiān)測方案。在施工中及時反饋監(jiān)測信息并對其認真分析，進行指導施工，并在施工過程中采取必要的保護措施，保證連接通道安全、順利施工?！　】傊疚脑敿毮M了首條主隧道開挖引起的地面沉降和應(yīng)力變化，第二條主隧道先后開挖對第一條主隧道的相互影響，連接通道采用凍結(jié)法施工的溫度場、應(yīng)力和位移模擬，其成果對于同類工程設(shè)計和施工的安全控制和施工預報有重要的意義。　　

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