摘 要

采用盾构法修建地铁区间隧道时，单层拼装式衬砌是目前采用的主流形式，而管片拼装方式主要有通缝式和错缝式。拼装方式的改变将会对衬砌结构的力学行为产生重要影响， 本文采用数值模拟法对在不同拼装方式下管片衬砌结构的力学行为进行了研究。

盾构法施工作为成都地铁施工中一种主要的施工方法，其施工过程中不可避免的会对周围岩土体产生扰动，引起的地表沉降可能影响地面建筑物和既有管线设施，当地表沉降达到一定程度时将影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用。为了减少由于施工引起的地表沉降对地面建筑物和地下设施的损害，有必要对地表沉降进行研究。

采用梁一弹簧模型，用数值模拟分析的方法研究了盾构隧道管片在通缝拼装、22.5°错缝拼装和45°错缝拼装方式下的管片力学状态。

通过对以上结果进行综合分析，得出了不同拼装方式下管片衬砌结构的力学特性。

关键词：盾构隧道；管片接头；通缝拼装；错缝拼装；模型试验；力学行为

The mechanical behavior of different ways of assembling the segment and the impact of surface subsidence ABSTRACT

窗体顶端

窗体底端

When the construction of the subway tunnel of use shield, assembled monolayer lining the main form currently used, and the tube sheet assembly methods are mainly through slotted slotted and wrong. To change the way the assembly will have a major influence on the mechanical behavior of lining structure, we use numerical simulation method for assembling mechanical behavior at different ways of segment lining structure were studied

Shield construction as subway construction in Chengdu, a major construction methods, the construction process will inevitably result in disturbances around the rock and soil, surface subsidence caused by ground-level structures may affect existing pipelines and facilities, the local table Settlement will affect the normal use of the safety of the ground and underground pipeline building reaches a certain degree. In order to reduce the surface construction of ground subsidence caused by damage to buildings and underground facilities, it is necessary to study the surface subsidence.

Using a beam-spring model, numerical simulation analysis method to study the structure through joints in tunnel segments assembled, 22.5 ° and 45 ° Staggered Staggered assembly segment mechanical state assembly mode.

Based on the above results of a comprehensive analysis, the mechanical properties of different ways assembling segment lining structure.

Keywords: tunnel；tube sheet joint Straight Joint； staggered joint assembly； type test；mechanical behavior

目录

第一章绪论

第一章 绪论

引言

1.1盾构法隧道的发展历史和现状

1.2盾构法隧道的结构特性

1.3盾构法隧道管片衬砌的拼装方式

1.3.1通缝拼装方式

1.3.2错缝拼装方式

1.4研究背景

1.5国内外盾构隧道管片的研究、发展现状

1.6国内外针对盾构隧道主要采用的研究方法

1.6.1理论、经验信息研究

1.6.2模型试验

1.6.3现场试验

1.6.4计算机数值模拟

1.7研究方法和内容

1.7.1本文研究的方法

1.7.2本文的研究内容

第二章 地表沉降的研究

2.1地表沉降曲线预测模型

2.1.1理论计算法

2.1.2实测数据分析法

2.1.3模型试验法预测

2.2地表沉降控制标准

2.2.1按环境控制要求分析地表沉降的控制标准

2.2.2按地层及结构稳定的需求对沉降控制标准的分析

第三章 数值模拟管片的不同拼装方式

3.1土层计算参数

表3.1土层参数

3.2试验研究项目

3.2.1试验系列

3.3通缝隧道数值模拟

3.4 22.5°错缝隧道数值模拟

3.5 45°错缝隧道数值分析

3.6三个模型的分析比较

3.6.1管片环的位移比较

3.6.2管片环的应力值比较

3.6.3管片环的应变比较

3.6.4三种拼装管片方式下对地表沉降的影响

结 论

致 谢

参考文献

第一章 绪论

引言

用盾构法修建隧道开始于1518年，至今己有，170多年的历史，当时由法国工程师布鲁诺尔研究，实际上它是一个活动的施工防护装置。1869年英国人格雷脱海特工程师成功的应用了p.W.Barlow式盾构修建英国伦敦泰晤士河Tower水底隧道后，才使盾构得到普遍的承认。1574年在英国伦敦城南线修建vyrnwy隧道时，格雷脱海特创造了比较完整的用压缩空气来防水的气压盾构施工工艺，使水底隧道有了惊人的发展，并为现代化盾构奠定了基础。二十世纪初，盾构施工法己在美、英、法、德、苏等国开始推广。30、40年代在这些国家已成功地使用盾构建成了内径3.0—9.0m的多条地下铁道及水底隧道。从20世纪60年代起，盾构法在日本得到迅速的发展，用途越来越广。从正面挖土形式来分，盾构己从手掘式发展成机械式。从维护开挖面稳定方法来看，目前已发展了气压盾构、挤压式盾构、网格盾构、泥水加压盾构、局部气压盾构、土压平衡盾构等多种盾构类型。同时为了适应多种需求，盾构的断面形式有矩形、马蹄形、椭圆形、圆形、双圆形、三圆形等多种形式。

盾构法在我国近年来发展较快，在我国的第一个五年计划期间，东北阜新煤矿就采用了直径为2.6m的盾构以及小型混凝土预制块修建疏水巷道。 1957年，在北京的下水道工程中采用也曾用过2.6m的盾构。1963年后，在上海第四纪软弱含水层中，先后采用了外径为4.2m、5.8sm、10m、3.6m、4.3m、3m等不同直径的八台盾构修建包括江河排水、取水、水底公路等多种形式的隧道。近年来，黄浦江越江隧道、合流污水工程，尤其是地铁隧道的建设，使盾构法技术在上海得到飞快的发展。