土壓平衡矩形頂管隧道工作面穩(wěn)定性研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：土壓平衡矩形頂管隧道工作面穩(wěn)定性研究英文題目英文題目：TheStabilityofEPBRectangularPipeJackingTunnelFace學(xué)位類別學(xué)位類別：工程碩士研究生姓名研究生姓名：梁瑋真學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)：2013022497學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：建筑與土木工程指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師：銀英姿職稱職稱：教授協(xié)助指導(dǎo)教師：協(xié)助指導(dǎo)教師：許有俊職稱：職稱：副教授2015年5月10日分類號(hào)：

2、分類號(hào)：TU4TU4密級(jí)：密級(jí)：公開(kāi)公開(kāi)UDC：學(xué)校代碼：學(xué)校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要摘要土壓平衡矩形頂管隧道的施工過(guò)程中，維持工作面的穩(wěn)定對(duì)于確保施工的順利進(jìn)行，以及減少對(duì)周?chē)h(huán)境的影響至關(guān)重要。目前對(duì)于工作面穩(wěn)定性的研究還是基于圓形盾構(gòu)隧道進(jìn)行研究，而對(duì)于砂礫石地層條件下土壓平衡矩形頂管法施工的工作面穩(wěn)定性研究成果較少，仍處于經(jīng)驗(yàn)探索階段。本文結(jié)合內(nèi)蒙古科技大學(xué)地下過(guò)街通道工程，采用理論分析、數(shù)值模

3、擬、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控測(cè)量等手段，對(duì)砂礫石地層條件下矩形頂管工作面的主動(dòng)和被動(dòng)破壞規(guī)律進(jìn)行了研究。同時(shí)，對(duì)頂管機(jī)刀盤(pán)不同區(qū)域堵塞的情況分別進(jìn)行了數(shù)值模擬。得出以下結(jié)論：（1）基于前人提出的楔形體模型，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬結(jié)果、以及解析模型進(jìn)行對(duì)比，提出適用于預(yù)測(cè)包頭地區(qū)砂礫石地層頂管施工的改進(jìn)模型。該模型將傳統(tǒng)筒倉(cāng)模型的楔形改為梯形楔體，梯形楔體前部與矩形重合，比傳統(tǒng)筒倉(cāng)模型更加接近實(shí)際破壞形態(tài)。結(jié)果表明，解析模型與數(shù)值模擬計(jì)算得出的極限支護(hù)

4、壓力相吻合。（2）利用FLAC3D進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)砂土地層中工作面支護(hù)壓力大小對(duì)隧道周?chē)馏w變形及工作面土體失穩(wěn)破壞模式進(jìn)行了研究。分析了矩形頂管施工中工作面變形與破壞機(jī)理，認(rèn)為工作面前方土體失穩(wěn)破壞形狀表現(xiàn)為梯形楔體和梯形棱柱的組合體。通過(guò)對(duì)支護(hù)應(yīng)力比與工作面中心點(diǎn)處土體位移的關(guān)系進(jìn)行分析，得出支護(hù)應(yīng)力比為0.165時(shí)對(duì)應(yīng)的支護(hù)壓力為工作面土體的極限支護(hù)壓力。（3）具體分析了工作面土體受不均勻應(yīng)力時(shí)，工作面土體的變形與破壞規(guī)律。結(jié)果表

5、明，在兩個(gè)刀盤(pán)堵塞時(shí)對(duì)工作面土體的穩(wěn)定性影響最不利，尤其是當(dāng)1#和3#刀盤(pán)同時(shí)堵塞的情況下，正常運(yùn)轉(zhuǎn)部分支護(hù)應(yīng)力比下降到0.19時(shí)，5#區(qū)域工作面位移迅速增加，土體發(fā)生失穩(wěn)破壞。通過(guò)對(duì)刀盤(pán)不同堵塞情況進(jìn)行分析，為頂進(jìn)力不均勻時(shí)，工作面極限頂推力的確定，以及實(shí)際工程中的監(jiān)控測(cè)量提供了理論依據(jù)。該研究成果可為未來(lái)砂礫石地層中矩形頂管的施工提供借鑒作用，將具有重要的工程實(shí)用價(jià)值及理論意義。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：頂管隧道；土體擾動(dòng)；工作面穩(wěn)定；不均衡