论文部分内容阅读
随着大量地下工程的兴建,立交隧道工程也大量涌现,其中下穿工程对既有隧道的安全形成了严峻的考验,成为城市隧道建设中等级最高的风险工程。现有的研究主要是针对具体工程项目进行研究,针对立交隧道的系统性研究非常缺乏,因此,针对主要环境敏感点建设立交隧道时“地层敏感性”及结构适应性问题进行系统研究就非常有必要,对完善与促进地下道路建设技术的发展具有重大意义。本文以重庆市科技人才培养计划(领军人才)项目“城市地下道路地层敏感度及结构适应性研究”为依托,利用数学系统分析理论中的敏感度分析方法结合弹塑性力学理论、有限元理论推导得出了立交隧道单因素敏感度公式,结合有限元数值模拟计算、数据调研手段,对不同埋深、不同围岩条件、不同层厚工况下的立交隧道工程进行了系统性的力学研究并得出了相应的工程敏感度及适应性措施。本文的主要研究内容如下:①针对国内十一省市上百座隧道进行了详细调查研究。②利用数学系统分析理论中的敏感度分析方法结合弹塑性力学理论、有限元理论推导得出了立交隧道单因素敏感度公式。③根据调研结果,建立了不同埋深、不同围岩条件、不同层厚条件下的立交隧道三维有限元模型共计120组,对立交隧道新建隧道下穿既有隧道进行了力学及敏感度研究。④以有限元模型计算结果为基础,并参考日本铁路隧道近接施工指南以及《铁路隧道施工规范》(TB10304-2009),从结构物稳定出发,以新建隧道对既有隧道的影响应力增加的容许值为基准,系统得出了立交隧道不同埋深、不同围岩条件下新建隧道与既有隧道的合理层厚,为以后立交隧道新建隧道下穿既有隧道的设计以及施工提供参考;将前文计算所得的敏感度划分为强敏感区、弱敏感区、非敏感区,避免在以后立交隧道设计过程中,使新建隧道对既有隧道的影响处在强敏感区。⑤在前文所得敏感区敏感度阈值的基础之上,根据调研结果制定相应的结构适应性计算模型,得出了相应适应性模型的敏感度。⑥根据适应性方案实际降低敏感度的效果,将适应性方案按照强敏感区、弱敏感区分类,为立交隧道新建隧道下穿既有隧道处于特殊敏感区内的工况适应性方案的选择提供参考,避免主观错误判断。