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本文依托昆明地铁六号线拓东体育馆与大成商务区连接通道矩形顶管工程施工,将现场监测,理论计算与数值模拟相结合,对大截面矩形顶管施工引起的地层三维变形进行针对性研究,主要研究内容及工作包括如下内容:(1)基于昆明地铁六号线拓东体育馆与大成商务区连接通道矩形顶管工程的特点,分析了大截面矩形顶管现场施工工艺,结合施工现场条件,提出大截面矩形顶管的施工准备工作、顶进工作等施工的技术要求和施工监测技术方案。(2)对昆明地铁六号线拓东体育馆与大成商务区连接通道矩形顶管施工响应进行了监测,基于监测数据,研究了在顶进过程中地表变形、土体深层位移、孔隙水压力随着顶管机顶进的分布及变化规律,分析了顶进施工引起土体变形的主要因素,孔隙水变化与土层变形的时空关系,经相关对比得到孔隙水压力变化早于土体变形时间0.5~1天。(3)通过考虑矩形顶管施工引起周围土体变形的主导因素(摩擦力、开挖面附加应力、土体损失),基于Mindlin位移解分析顶进过程中开挖面附加应力及摩擦力引起的地层变形,基于随机介质理论分析建筑缝隙引起的土体损失产生的地层变形,根据各影响因素的相对独立性,将各因素引起的地层变形叠加,推到了主导因素影响下的地层变形预测模型。采用该模型对昆明地铁六号线拓东体育馆与大成商务区连接通道矩形顶管施工扰动引起的地表变形进行分析,模型分析结果与实测结果的对比表明两者在变化趋势及变化量上基本吻合。(4)以有效应力路径原理及应力释放理论为理论基础,建立了矩形顶管施工引起土体超静孔隙水压力峰值的计算方法,并在应力传递理论基础上推导得到了扰动范围内沿管节法向的超静孔隙水压力计算方法。对依托工程进行的理论分析和现场监测的对比分析验证了提出的矩形顶管施工引起土体超静孔隙水压力计算方法的合理、可行性。(5)采用MIDAS GTS NX有限元模拟软件对实际工况进行了三维有限元建模,分析矩形顶管在施工过程中的地面变形等,将计算结果与理论计算结果和现场实测的地面变形值分别进行了比较。在变化趋势方面数值模拟计算结果在地表变形隆起发生区、沉降敏感区、沉降稳定区、沉降反弹区四大区域表现明显,与现场监测所得结果在变化趋势方面具有较好的一致性。