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《同济大学》 2007年
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泥水盾构隧道施工土体稳定性分析与试验研究

韦良文  
【摘要】: 伴随着城市化进程,日益拥挤的交通使地下铁道等其它一些交通隧道的建设成为城市发展的必然,现代城市对地下交通隧道建设在数量和质量上都有了更高的要求。相对于盾构隧道施工建设状况,我国在盾构工法特别是大型泥水盾构隧道施工技术等方面还存在许多问题,其中较为突出的是施工中地层土体失去稳定性问题。对于泥水盾构施工过程中土体稳定性研究尚缺乏足够的认识,探索泥水盾构工法的土体稳定性规律既是生产实践需求,也具有一定的理论研究价值。 本文依托于上海复兴东路越江隧道、翔殷路越江隧道及西藏南路越江隧道工程并参考大量文献,对泥水盾构施工中存在的开挖面稳定性、盾尾拖出管片的土体坍塌及隧道上浮现象以及出洞段土体稳定性进行了研究,主要工作和研究成果如下: (1)分析泥水介质平衡开挖面微观机理及泥膜形成条件与形成过程;基于泥水盾构隧道开挖面失稳形式,建立改进的楔型体模型,考虑滑动面的形状、泥水渗入地层影响及产生超孔隙水压影响,对模型各参数进行敏感性分析; (2)经过主要原材料优选试验、造浆率试验、抗污染试验及抑制分散岩屑回收率试验及现场配制研发了聚合物正电胶(PMS)泥浆;初步分析了聚合物正电胶(PMS)泥浆平衡开挖面土体的机理,根据聚合物正电胶(PMS)泥浆复兴东路工程试验监测结果,获得了良好的工程使用效果; (3)对同步注浆材料进行了10组浆液第一阶段配比试验,得到了浆液配方技术参数如坍落度、稠度、密度、泌水率、收缩率及pH值,经比较确定3组可注性好的浆液配方;对其进行直剪试验、固结压缩试验,确定其粘聚力c、内摩擦角φ,压缩系数α_(v1-2)及压缩模量E_(s1-2),并进行了3d、7d、28d的单轴抗压强度试验,确定浆液不同龄期的抗压强度;在第一阶段的基础上由市政二公司提供现场施工材料,并进行含添加剂的浆液各项指标的试验研究,并优选配方,确定了现场采用的浆液配方; (4)分析盾尾脱出管片后盾尾上覆土失稳原因及泥水盾构隧道上浮影响因素;建立泥水盾构隧道上浮简化弹性地基梁模型,并分析隧道纵向刚度、地基反力系数及上浮力的确定方法;采用上述方法应用本文研究的同步注浆浆液参数计算了翔殷路隧道上浮量,并与监测结果作了对比分析;提出有效控制泥水盾构隧道上浮的工程措施; (5)分析工作井端头土体加固原则、加固范围及常用加固方法;采用板块强度理论分析加固土体强度,采用滑移失稳理论和土体极限平衡理论分析加固土稳定性。最后结合一具体算例进行计算,并与有限元结果进行比较。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U455.43

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 罗富荣;江玉生;江华;;基于强度与稳定性的端头加固理论模型及敏感性分析[J];工程地质学报;2011年03期
2 江玉生;江华;;大直径土压平衡盾构始发与到达端头加固研究[J];都市快轨交通;2013年01期
3 陈卫平;;大型泥水盾构泥水材料体系及其调控技术[J];建筑施工;2010年05期
4 郝振宇;江玉生;江华;;考虑尺寸效应的盾构始发与到达端头加固研究[J];市政技术;2011年06期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 孙谋;盾构隧道进出洞土体颗粒渐进破坏模式分析及加固精细化设计研究[D];北京交通大学;2011年
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4 胡俊;高水压砂性土层地铁大直径盾构始发端头加固方式研究[D];南京林业大学;2012年
5 江华;北京典型砂卵石地层土压平衡盾构适应性研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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2 侯磊;富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术研究[D];西南交通大学;2009年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 季亚平;考虑施工过程的盾构隧道地层位移与土压力研究[D];河海大学;2004年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 富海鹰,冯君,李友明;超大型运梁设备对预制场地基基础影响分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
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4 司炳君;孙治国;谢永杰;;ANSYS软件在无粘结预应力混凝土箱型梁承载力分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
5 张鹏梁;程华;周凌;;钢筋混凝土圆截面受弯构件正截面承载力计算[J];四川建筑科学研究;2006年06期
6 韩春秀;董羽蕙;;用ANSYS软件分析不同岩土工程问题的若干思考[J];四川建筑科学研究;2007年01期
7 许晶菁;陈颖辉;鲁忠军;胡琛;;层状地基中加芯搅拌桩的沉降计算方法[J];四川建筑科学研究;2007年05期
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9 杨秀英;赵金城;王益超;;高温对管桁架节点承载力的影响[J];四川建筑科学研究;2008年02期
10 石宵爽;曾祥国;赵师平;刘永杰;王清远;;超前开挖距离对大跨度小净距隧道稳定性影响的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李大奇;康毅力;曾义金;刘修善;杜春潮;;碳酸盐岩地层漏失压力模型研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
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3 肖明清;孙文昊;韩向阳;;盾构隧道管片上浮问题研究[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
4 宋书显;;盾构机下穿火车站的措施与控制[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
5 陈元庆;;宁波地铁1号线泽大区间盾构隧道障碍物处理技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
6 李锐;;硬岩地层盾构机掘进技术探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
7 陈立;;粘土层中泥水盾构掘进施工技术探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
8 杨红军;;广州地铁复合地层盾构法隧道快速施工技术、管理[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
9 刘坤;;盾构过河到达施工技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
10 杜守峰;;关于某地铁隧道盾构机被卡的原因分析及脱困的探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵彦旭;压实黄土增湿变形的非饱和土力学研究[D];兰州大学;2010年
2 毛海涛;无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D];新疆农业大学;2010年
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7 朱崇辉;筑坝土料的水利工程性质研究[D];西北农林科技大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯波涛;钢管混凝土轴压短柱的承载力研究[D];河南理工大学;2010年
2 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
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4 王睿;井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
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7 王志宽;大直径人工挖孔扩底桩承载力试验研究与工程应用[D];郑州大学;2010年
8 袁英保;基于分层沉降试验的复合地基变形问题研究[D];郑州大学;2010年
9 刘慧敏;桥梁体外预应力加固的数值模拟[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李为强;;液氮冻结在盾构出洞施工中的应用[J];安徽建筑;2006年06期
2 王立平;王一新;;浅谈泥浆主要特性及在岩土工程施工中的重要作用[J];安徽建筑;2007年01期
3 钱七虎,李朝甫,傅德明;隧道掘进机在中国地下工程中应用现状及前景展望[J];地下空间;2002年01期
4 李强,曾德顺;盾构千斤顶推力变化对地面变形的影响[J];地下空间;2002年01期
5 裴洪军 ,孙树林 ,吴绍明 ,裴红岩 ,苑明文;隧道盾构法施工开挖面稳定性研究方法评析[J];地下空间与工程学报;2005年01期
6 武有根;软土地层SMW工法盾构出洞施工技术[J];地下空间与工程学报;2005年S1期
7 吉小明;;隧道工程中水力耦合问题的探讨[J];地下空间与工程学报;2006年01期
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10 韦良文;张庆贺;邓忠义;;大型泥水盾构隧道开挖面稳定机理与应用研究[J];地下空间与工程学报;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 孙长军;;膨润土防水技术在地铁暗挖工程应用研究[A];第一届中国城市地下工程非开挖技术研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈页开;挡土墙上土压力的试验研究与数值分析[D];浙江大学;2001年
2 吴波;复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D];西南交通大学;2003年
3 钟小春;盾构隧道管片土压力的研究[D];河海大学;2005年
4 秦建设;盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D];河海大学;2005年
5 蒋波;挡土结构土拱效应及土压力理论研究[D];浙江大学;2005年
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7 刘招伟;圆梁山隧道岩溶突水机理及其防治对策[D];中国地质大学;2004年
8 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
9 许锡昌;土压力问题与基坑变形分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2004年
10 徐前卫;盾构施工参数的地层适应性模型试验及其理论研究[D];同济大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张波;砂卵石基坑喷锚网支护数值模拟研究[D];重庆大学;2002年
2 张成;地铁工程土压平衡式盾构施工技术研究[D];西南交通大学;2002年
3 李河玉;小导管注浆技术及在隧道和地下工程中的应用[D];西南交通大学;2002年
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5 张明晶;土压平衡式盾构施工闭塞问题的发生机理及防治措施研究[D];河海大学;2004年
6 张婷;人工冻土冻胀、融沉特性试验研究[D];南京林业大学;2004年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康杰;;11.58m大直径泥水盾构出洞止水工艺研究[J];地下空间与工程学报;2011年05期
2 雷金山;殷黎明;杨秀竹;孙军振;;砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究[J];铁道科学与工程学报;2013年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 胡俊;韩宏超;;盾构隧道端头井垂直冻结加固不同冻结管间距温度场数值分析[A];第十三届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 胡俊;高水压砂性土层地铁大直径盾构始发端头加固方式研究[D];南京林业大学;2012年
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4 白永学;富水砂卵石地层盾构施工诱发地层塌陷机理及对策研究[D];西南交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 裴书锋;下穿河流电力盾构隧道端头加固机理及施工参数优化[D];北京交通大学;2012年
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3 胡飞;高速铁路道砟胶固化道床轨道过渡段力学特性研究[D];北京交通大学;2013年
4 殷黎明;砂卵石地层盾构始发端头土体加固研究[D];中南大学;2013年
5 任小惠;隧道穿越倾斜砂卵石围岩施工过程的数值分析[D];大连交通大学;2013年
6 武鸿滨;罗茨铁矿尾矿干堆下卧柔性垫层设计研究[D];昆明理工大学;2013年
7 智鹏;天津软土地区盾构施工端头加固及对周边环境影响效应[D];天津城建大学;2014年
8 徐孟林;渗流水对隧道围岩应力及位移影响的研究[D];大连大学;2014年
9 李有兵;大直径泥水平衡盾构穿越上软下硬地层的施工技术研究[D];西南交通大学;2014年
10 蔡浩;卵石地层明挖深基坑稳定性控制技术研究[D];西南交通大学;2014年
【二级参考文献】
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3 邹长中;吴闵污水外排穿越黄浦江顶管的施工[J];地下空间;1998年S1期
4 李强,曾德顺;盾构千斤顶推力变化对地面变形的影响[J];地下空间;2002年01期
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6 秦建设,朱伟,林进也;盾构施工中气泡应用效果评价研究[J];地下空间;2004年03期
7 裴洪军 ,孙树林 ,吴绍明 ,裴红岩 ,苑明文;隧道盾构法施工开挖面稳定性研究方法评析[J];地下空间与工程学报;2005年01期
8 张庆贺,唐益群,杨林德;隧道建设盾构进出洞施工技术研究[J];地下空间;1994年02期
9 唐益群,叶为民,张庆贺;上海地铁盾构施工引起地面沉降的分析研究(三)[J];地下空间;1995年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年
2 秦建设;盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D];河海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 李福乐;高速数据采集和目标识别理论及技术研究[D];西安电子科技大学;1999年
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4 季广丰;软土地层中盾构推进数值模拟[D];浙江大学;2004年
5 季亚平;考虑施工过程的盾构隧道地层位移与土压力研究[D];河海大学;2004年
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7 李园;盾构施工地层变形的三维数值模拟及试验研究[D];天津大学;2004年
8 梁精华;盾构隧道壁后注浆材料配比优化及浆体变形特性研究[D];河海大学;2006年
【相似文献】
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2 吴昌荣;王雪琴;喻伟;;浅谈泥水盾构隧道渗漏原因及对策[J];山西建筑;2008年32期
3 吕传田,刘东亮;泥水盾构维修保养经验[J];建筑机械;2005年07期
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7 翟志国;;泥水盾构施工技术[J];水科学与工程技术;2009年02期
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5 陈启伟;李凤远;陈馈;;大直径泥水盾构刀盘外圈梁长距离掘进修复技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
6 孙威;;新型PMS泥水体系在泥水盾构施工中的研究与应用[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
7 蒋洪进;;软土地层中泥水盾构开挖面形态与稳定的探讨[A];2004年度上海市土力学与岩土工程学术年会论文集[C];2004年
8 陈馈;孙谋;;泥水盾构高水压施工防水技术[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
9 陈馈;孙谋;刘东亮;;重庆主城排水过江隧洞施工技术[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年
10 雷鸣;张庆贺;;泥水盾构隧道上浮机理与控制技术[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 关志强;四公司承建国内纬度最高泥水盾构隧道安全贯通[N];石油管道报;2010年
2 见习记者 杨晓;运用泥水盾构法构筑的“地下长城”[N];广东建设报;2006年
3 张睿常青 陈令强 黎向平;广州五号线过江隧道双线贯通[N];南方日报;2007年
4 段宏杰;大直径泥水盾构机研制进入试验阶段[N];人民铁道;2007年
5 李锐;申报“863” 隧道股份抢占盾构制高点[N];上海证券报;2007年
6 联合证券研究所 邱波;隧道股份 正在崛起的建筑巨头[N];证券时报;2007年
7 邹伟;祥龙物流成功运送北京地铁盾构设备[N];中国交通报;2007年
8 宋世斌 王正长 郭文红;泥浆池里做文章[N];中国交通报;2010年
9 孙滨;万里长江第一隧昨贯通[N];湖北日报;2008年
10 记者 谢琳 江致礼;盾构“霸王”周三晚进京[N];首都建设报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 陈孟乔;高水压砂土地层中泥水盾构隧道开挖面失稳机理与风险评估研究[D];北京交通大学;2014年
2 周松;大型泥水盾构近距离穿越运营地铁的扰动位移特性及施工风险研究[D];上海交通大学;2009年
3 马可栓;盾构施工引起地基移动与近邻建筑保护研究[D];华中科技大学;2008年
4 夏炜洋;盾构法隧道施工期流固耦合问题研究[D];西南交通大学;2012年
5 高健;考虑渗流的盾构隧道掘进面失稳分析[D];天津大学;2010年
6 邓孔书;土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D];清华大学;2010年
7 周诚;地铁盾构施工地表变形时空演化规律与预警研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李震;地面超载条件下泥水盾构斜穿防汛墙扰动位移研究[D];上海交通大学;2011年
2 梁奎生;台山核电海底泥水盾构隧洞基岩及风化孤石地层深孔爆破技术研究与应用[D];中南大学;2012年
3 陈晓阳;泥水盾构隧道始发段施工土体扰动分析[D];华中科技大学;2012年
4 何然;基于Elman-PSO耦合智能算法的泥水盾构参数预测控制[D];华中科技大学;2013年
5 黄威然;泥水盾构越江工程施工技术研究[D];天津大学;2005年
6 程海峰;泥水盾构施工对管线影响研究[D];北方工业大学;2014年
7 叶旭洪;砂卵石地层泥水盾构泥浆特性对开挖面稳定性影响研究[D];北京交通大学;2008年
8 肖衡;大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究[D];北京交通大学;2009年
9 蒋洪进;泥水盾构穿越既有隧道的影响及施工参数研究[D];上海交通大学;2009年
10 宋为;盾构掘进泥水劈裂现象试验研究[D];北京交通大学;2013年
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