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盾构施工地层变形的三维数值模拟及试验研究

李园  
【摘要】:盾构法是在软土地区修建地下隧道的一种重要手段,但不论采用哪种方法 都会对周围土体产生不同程度的影响。本文针对盾构施工对周围土体扰动机理展 开论述,分析了盾构法对周围土体扰动的成因,讨论了盾构施工对周围土体应力 应变扰动、引起地面沉降的因素。 有限元法是计算盾构隧道开挖的重要方法,本文从数学与力学研究方法入 手,开展了盾构施工引起土体变形的三维有限元数值计算的研究;本文以天津地 铁一号线工程为背景,在对盾构施工段各层土体在开挖过程中的水平和垂直位移 进行了现场实测的基础上,根据工程实际,综合考虑盾构隧道施工过程中的材料 非线性、盾尾建筑空隙、盾构密封舱内土压力、土体与衬砌结构的相互作用等因 素,利用有限元程序 ABAQUS 建立三维有限元模型,对盾构隧道动态开挖过程 进行模拟。通过与现场实测数据的对比表明,有限元计算结果与实测结果吻合良 好。本文在隧道开挖三维有限元模型的基础上,对盾构开挖过程中邻近建筑物和 地下管线的位移以及隧道穿越河道等情况进行了分析,得到了一些有益的结果, 为盾构法隧道施工技术在天津地铁建设中的应用提供了可靠的依据。


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