【摘 要】
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随地下交通网络越来越复杂化,多数联络通道工程采用冻结法来降低施工对周边线路产生的变形影响。目前,国内外关于对既有隧道的影响研究已取得较为丰硕的成果,但关于联络通道冻结过程中对上部既有隧道的影响研究尚缺乏,对其认识尚有不足。本文通过采用理论计算、现场实测和数值模拟等方法对福州地铁2号线上洋~鼓山站区间冻结联络通道下穿出入段工程进行研究,获得联络通道冻结过程中对上部既有隧道和周边土层的变形影响规律,其
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随地下交通网络越来越复杂化,多数联络通道工程采用冻结法来降低施工对周边线路产生的变形影响。目前,国内外关于对既有隧道的影响研究已取得较为丰硕的成果,但关于联络通道冻结过程中对上部既有隧道的影响研究尚缺乏,对其认识尚有不足。本文通过采用理论计算、现场实测和数值模拟等方法对福州地铁2号线上洋~鼓山站区间冻结联络通道下穿出入段工程进行研究,获得联络通道冻结过程中对上部既有隧道和周边土层的变形影响规律,其主要研究如下:(1)根据弹性理论及寒区隧道冻结土体冻胀力简化计算,求出冻结壁外侧冻胀力后,结合土中附加应力传递、衰减关系,对联络通道冻结过程中上部既有隧道中心点及纵轴向上的竖向变形进行分析,获得结果:上部既有隧道受冻胀的影响区域为5倍冻结土体宽度范围,且冻胀应力随冻胀率增加而呈线性增加。(2)通过对既有隧道和地表的现场实测位移数据进行分析,探究联络通道出入口散热作用,土层温度场和冻结壁发展状况,冻结管周边土体、地表位移以及联络通道上部既有隧道位移变化,并对实测数据进行拟合,获得结果:冻结中后期,叠加区地表测点位移随时间近似呈线性增长变化,其平均增长率为0.59mm/d~1.01mm/d。上部既有隧道测点位移随时间的变化规律符合logistic函数变化规律。(3)采用ANSYS有限元软件模拟计算联络通道冻结下穿工程,将模拟的温度及位移结果与实测数据进行对比分析,并进一步探究土层、上部既有隧道及其对应地表在积极冻结期的位移变化。获得结果:地表位移变化曲线可将冻胀作用分为最弱、最强、过渡区3个部分,并且可确定冻胀作用对既有隧道的影响半径约为21m。(4)在基于前述有限元模型的基础上,通过改变模型中上部既有隧道直径及其与联络通道净距、水平夹角以及土层弹性模量等因素,进一步研究冻结过程中既有隧道和地层的位移变化规律。获得结果:在冻结过程中对既有隧道位移变形影响最大的因素为夹角和净距。对地表位移变形影响最大则为夹角。基于以上研究进展及成果,可以为类似的联络通道或隧道冻结工程的设计、施工以及周边区域保护提供一定的参考。
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