隧道超前注浆抬升主动动态控制变形研究

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为形成一套隧道超前注浆抬升既有建(构)筑物主动动态控制体系,本文首先从新建隧道引起土层变形,运用监测数据和数值模拟来预测隧道开挖引起的沉降;结合圆孔扩张理论和弹性地基梁理论推导单孔注浆抬升既有建(构)筑物数学表达式;运用mathematic软件推导多孔注浆数学表达式;结合监测反馈;最后形成隧道超前注浆抬升既有建(构)筑物主动动态控制变形的体系。其主要内容如下:(1)通过采集土压力盒数据,算出新建隧道初期衬砌轴力;采用有限元数值模拟,并结合现场监测数据,反算围岩应力释放率。在相同围岩释放率下,分别采用线弹性本构模型、HS本构模型和MC本构模型,得到既有建(构)筑物沉降曲线,与既有建(构)筑物沉降监测数据对比,得出HS本构模型能更好预测既有建(构)筑物沉降规律。(2)采用圆孔扩张理论和MC破坏准则分析土中注浆产生的附加应力,建立相关简化模型,并结合弹性地基梁理论推导单孔注浆抬升既有建(构)筑物变形方程。(3)通过位移叠加方法,推导多孔注浆对既有建(构)筑物抬升的数学表达式,运用mathematics软件和最优化理论分析多孔注浆时注浆孔合理间距。(4)运用mathematics软件分析六种因素(基床系数、既有建(构)筑物的抗弯刚度、既有建(构)筑物上部荷载及埋深、注浆孔到既有建(构)筑物底板距离、注浆压力、注浆孔影响范围)对注浆抬升的影响,求出以上因素对注浆抬升既有建(构)筑物影响的数学表达式。(5)通过改变膨胀系数和施加外荷载的方法进行注浆抬升的数值模拟,使数值模拟选取参数与实际注浆工程中的注浆压力和注浆量相对应;对比设置变形缝和不设置变形缝两种情况下既有建(构)筑物的注浆抬升效果。(6)运用监测数据分析和数值模拟计算来分析注浆抬升既有建(构)筑物产生位移和影响范围,同时与本文提出的理论对比,验证这种理论的合理性。(7)通过工程实例,运用反分析得出新建隧道引起既有建(构)筑物沉降曲线;运用多孔注浆抬升理论,得到既有建(构)筑物多孔注浆抬升曲线;结合监测信息反馈。从而形成一套隧道超前注浆抬升既有建(构)筑物主动动态控制变形的体系。
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