【碩士】上海長(zhǎng)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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　　學(xué)科專業(yè)：建筑與土木工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著我國(guó)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(guó)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(shí)，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(dòng)必然發(fā)生，使得周圍建筑、構(gòu)造物、地下管線會(huì)發(fā)生位移，進(jìn)而可能產(chǎn)生破壞，造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。雖然公路隧道和地鐵隧道承擔(dān)著越來(lái)越繁忙的較大客流和貨流的運(yùn)輸任務(wù)，道路交通流量和車輛及其運(yùn)輸物品變化也很大，不僅增加了交通隧道的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，而且還引發(fā)了不少嚴(yán)重的火災(zāi)事故。因?yàn)閰^(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(guó)對(duì)交通隧道和地下鐵道的消防安全都十分重視，因此針對(duì)隧道的建設(shè)領(lǐng)域中的諸多技術(shù)問(wèn)題的研究勢(shì)在必行?！　”疚囊陨虾ｉL(zhǎng)江隧道工程的連接通道為研究對(duì)象，以工程實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)為分析依據(jù)，研究了盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中對(duì)周邊土體的變形特征和對(duì)地面建筑物的影響規(guī)律，并針對(duì)連接通道凍結(jié)法施工過(guò)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(wèn)題進(jìn)行研究。采用ansys進(jìn)行凍結(jié)壁的溫度場(chǎng)模擬；采用FLAC3D數(shù)值分析法，對(duì)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(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果基本吻合，確保了連接通道的安全施工，并為設(shè)計(jì)和施工提供了進(jìn)一步完善建議。具體研究?jī)?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(shí)應(yīng)考慮盡可能減少連接通道開挖過(guò)程中在其中產(chǎn)生的彎矩，例如可采用圓形、圓拱形等。考慮冷凍管的合理布置，比較隧道內(nèi)采用單排管和雙排管的優(yōu)缺點(diǎn)。模擬并驗(yàn)證凍結(jié)階段凍結(jié)壁發(fā)展的過(guò)程。　　2．連接通道施工　　對(duì)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(huì)引起土體擾動(dòng)，首次土體沉降會(huì)對(duì)開挖連接通道的變形帶來(lái)影響，所以必須先進(jìn)行主隧道開挖模擬后，再進(jìn)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(shí)連接通道施工過(guò)程對(duì)主隧道的影響主要表現(xiàn)在土體凍結(jié)過(guò)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(guò)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(jìn)行數(shù)值模擬并接合實(shí)際監(jiān)測(cè)值，提出施工監(jiān)控中的合理報(bào)警值。根據(jù)上海長(zhǎng)江隧道連接通道的施工情況，優(yōu)化施工和監(jiān)測(cè)方案。在施工中及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)信息并對(duì)其認(rèn)真分析，進(jìn)行指導(dǎo)施工，并在施工過(guò)程中采取必要的保護(hù)措施，保證連接通道安全、順利施工?！　】傊?，本文詳細(xì)模擬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(duì)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(chǎng)、應(yīng)力和位移模擬，其成果對(duì)于同類工程設(shè)計(jì)和施工的安全控制和施工預(yù)報(bào)有重要的意義?！　?

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