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《浙江大学》 2006年
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盾构隧道引起土体变形分析研究

张金菊  
【摘要】:随着社会城市化进程的推进和盾构法技术的成熟,在城市空间的立体开发中,盾构法在隧道工程中的应用越来越多。众所周知,盾构法有着无可比拟的优势,如适用范围广、对城市正常功能影响小、可满足一些特殊工程的施工等等。但盾构法施工不可避免地会引起地面和地下土体的移动,当土体位移过大时,对周边建(构)筑物和地下管线等设施会构成危害。本文就盾构法隧道施工引起的土体变形作了研究,内容包括:盾构施工引起的最大地面沉降值的理论公式探索;盾构施工引起的土体变形三维解;盾构隧道工后沉降的数学模型预测及盾构隧道工后沉降的人工神经网络预测。本文主要的创新工作和观点如下: (1)试对经典的盾构隧道沉降预测公式—Peck公式,寻求公式中的最重要参数S_(max)的理论支持。根据盾构施工的实际过程,建立一简单模型,推导得到盾构施工引起的最大地面沉降值的理论计算公式。算例分析表明,本文方法用来预测最大地面沉降值可满足工程精度要求。 (2)结合Sagaseta采用镜像法推导,得到土体损失沿掘进方向的分布公式,将Loganathan公式(土体变形的二维解)拓展为土体变形的三维解,得到盾构施工引起的任何一点的竖向和水平向的位移计算公式,重点研究了盾构施工引起的水平位移。分析表明:竖向沉降与实测值较吻合,但水平侧移部分与实测值有一定的差异,盾构前进时的姿态偏离、局部超欠挖等都可能是造成这种差异的重要原因。 (3)收集了在高速公路路基、房屋建筑地基等沉降预测中较常用的8个数学模型,首次将这8个模型用于预测盾构隧道引起的工后沉降。采用11个工程算例进行检验,根据预测结果的精度,将这8个模型分为三类。并认为第一类模型(邓英尔预测模型、Mmrgan—Mercer—Flodin预测模型)预测精度较好,可用于预测盾构隧道工后长期沉降。 (4)利用径向基函数网络理论,采用matlab软件进行编程,进行盾构隧道工后长期沉降的预测。在实际操作时,将训练(即拟合)和仿真(即预测)融为一体,使预测结果具有较高的精度。通过11个算例分析表明,人工神经网络方法可以较好地预测盾构隧道工后沉降。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U451

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