基于武漢長(zhǎng)江隧道豎井施工對(duì)周圍地下管線的影響

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1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文武漢長(zhǎng)江隧道豎井施工對(duì)周圍地下管線的影響姓名:方華申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):巖土工程指導(dǎo)教師:李國(guó)成20070531摘要本文在參閱和總結(jié)前人的研究結(jié)果基礎(chǔ)上,綜合考慮了基坑開(kāi)挖后基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土體與地下管線的耦合變形作用,采用三維有限元法,運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)基坑開(kāi)挖后管線的空間變形性狀進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析研究。(1)建立地下管線、土體以及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為一體的三維有限元模型。土體采用八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用八節(jié)點(diǎn)非協(xié)調(diào)單元,地下管線采用殼單元,土體與連續(xù)墻和管線的相互作用采用接

2、觸面模擬,土體按土質(zhì)進(jìn)行分層處理,考慮分步開(kāi)挖,所建模型和模擬過(guò)程能基本描述工程實(shí)際情況。(2)運(yùn)用所建模型探討基坑開(kāi)挖后,基坑周圍地表變形和地層損失在不同工況下的規(guī)律。(3)運(yùn)用所建模型對(duì)懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑工程周圍地下管線進(jìn)行研究。以開(kāi)挖6m懸臂式基坑為例,分析了地下管線的管材、管徑、埋深、距離基坑遠(yuǎn)近、下臥層土質(zhì)等因素對(duì)地下管線的影響規(guī)律,為基坑開(kāi)挖工程中,科學(xué)實(shí)施地下管線保護(hù)方法提供了可靠的理論依據(jù)。(4)運(yùn)用所建模型對(duì)武漢長(zhǎng)江隧道江北內(nèi)撐式圍護(hù)結(jié)構(gòu)基坑工程周圍地下管線進(jìn)行研究。得出了基坑分步

3、開(kāi)挖、管材、地下管線埋深、距離基坑遠(yuǎn)近、管道外徑、管道壁厚、管線下臥層土質(zhì)、多管道等因素對(duì)地下管線的影響規(guī)律。(5)最后對(duì)武漢市長(zhǎng)江過(guò)江隧道江北豎井工程的地下管線進(jìn)行了模擬監(jiān)測(cè)對(duì)比分析,由于模擬模型的局限性,并沒(méi)有考慮地下水或地下水位對(duì)整個(gè)基坑開(kāi)挖過(guò)程的影響,計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果相對(duì)偏小,但整個(gè)計(jì)算結(jié)果規(guī)律說(shuō)明有限元法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線安全性的成功預(yù)測(cè),發(fā)揮指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工作用。關(guān)鍵詞:長(zhǎng)江隧道深基坑地下管線有限元法圍護(hù)結(jié)構(gòu)IAbstractBasedontheformerstudy,thecoupled

4、actionofretainingstructure,soilandburiedpipelinesisconsideredinthispaper,examinedby3Dfiniteelement,usenumericalsimulationmethodtostudythespatialdeformationofburiedpipelinessystematically.Themaincontentofthisthesisisasfollows:(1)3Dfiniteelementmodelwith

5、pipeline,soilandretainingstructureisfounded.Soilisanalyzedbyusingsolidelement,non-conformingelementtoretainingstructure,andthepipeissimulatedbyshellelement.Contactsurfacesimulationtotheinteractionofsoil-retainingstructure&buriedpipelines,terrenenesslay

6、erstratifyingprocesstosoil,takesteppedexcavationintoaccount.Themodelinthispapercanaccordwiththeactualcase.(2)Underdifferentoccasionsafterexcavation,theregulationofsurfacedeformationaroundthepitandstrataloseisstudiedbythefiniteelementmodelinthispaper.(3

7、)Thepipelinenearbycantileverfoundationpitisstudiedbythefiniteelementmodelinthispaper.Severalfactorssuchaspipematerial,burieddepthofburiedpipelines,distanceformexcavation,theoutsidediameterandwallthicknessofpipelines,theelasticmodulusofpipetothatofsoil,

8、etc.areanalyzed.(4)ThepipelinenearbythenorthbracedfoundationpitinWuhanChangjiangtunnelisstudiedbythefiniteelementmodelinthisthesis.Andthedisciplinesofpipelineaffectedbysteppedexcavation,pipematerial,burieddepth,distanceformexcavation,th

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