【摘 要】
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随着我国经济社会的持续发展和城市化进程速度的不断加快,发展城市轨道交通和开发地下空间已成为必然趋势。贵阳地铁三号线八标段所处地质条件复杂,施工区间围岩软弱,沿线建构筑物繁多,施工难度系数大,对施工方法的要求高。采用FLAC3D软件对悬臂掘进机和爆破法施工分别进行了模拟计算,从隧道围岩位移场、应力场、塑性区及振速等变化特征进行对比分析,通过对围岩松动圈的实地测量、理论计算、数值模拟,对松动圈的产生过
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:(51578447); 国家自然科学基金项目:(41172337); 横向课题:贵阳市轨道交通3号线一期工程:《地铁隧道悬臂掘进机施工力学特性及结构体系设计研究》;
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随着我国经济社会的持续发展和城市化进程速度的不断加快,发展城市轨道交通和开发地下空间已成为必然趋势。贵阳地铁三号线八标段所处地质条件复杂,施工区间围岩软弱,沿线建构筑物繁多,施工难度系数大,对施工方法的要求高。采用FLAC3D软件对悬臂掘进机和爆破法施工分别进行了模拟计算,从隧道围岩位移场、应力场、塑性区及振速等变化特征进行对比分析,通过对围岩松动圈的实地测量、理论计算、数值模拟,对松动圈的产生过程进行了分析,并确定了悬臂掘进机施工围岩扰动范围,同时对支护参数进行适应性验证。论文主要的工作和研究成果为:(1)通过对贵阳地铁三号线八标段花果园西~花果园东区间的地质特征、周边环境进行分析,选择悬臂掘进机施工方法,概括了悬臂掘进机铣挖法凿岩机制,总结了悬臂掘进机施工的适用性要求和施工工艺,分析了影响悬臂掘进机施工效率的环境因素。(2)引入荷载梯度释放法,采用FLAC3D软件对悬臂掘进机和爆破法施工分别进行了模拟计算,分别从围岩应力、围岩位移、塑性区、地表沉降、地表振速等方面对比分析,得出悬臂掘进机施工围岩位移、围岩应力随开挖进行呈现梯度变化规律,发现悬臂掘进机施工对围岩破坏程度、对地面扰动和地面构筑物破坏程度影响较小,探讨了悬臂掘进机施工围岩的力学效应。(3)应用松动圈理论,结合FLAC3D数值模拟计算塑性区对围岩松动圈的形成过程进行分析,采用声波测井仪和地质雷达现场测量了松动圈的范围,运用Mo hr-Coulomb准则计算了松动圈范围,同时将考虑爆破扰动的损伤因子D引入Hoe k-Brown准则进行爆破法围岩松动圈分析。基于数值模拟、现场实测、理论计算松动圈的大小及形成过程确定悬臂掘进机施工围岩扰动范围,验证Mohr-Coulomb准则的适应性。(4)基于松动圈的支护理论对软岩松动圈的支护机理和支护对象进行分析,借助悬吊理论确定的悬臂掘进机施工围岩的扰动范围计算锚杆的理论长度,采用FLAC3D软件对锚杆支护方案进行数值模拟和参数优化,并与现场支护方案进行对比分析,验证了优化方案的可行性。
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