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第1章 绪论1

1.1 目的及意义1

1.2 现有研究成果综述3

1.2.1 新建地铁隧道下穿既有地铁构筑物影响因素3

1.2.2 新建地铁隧道下穿既有线力学行为研究现状4

1.2.3 新建地铁隧道下穿既有线控制标准研究现状6

1.2.4 穿越工程施工方案的研究现状8

1.2.5 盾构下穿既有线施工控制技术研究现状9

1.3 本书主要内容10

第2章 暗挖下穿既有地铁隧道理论分析13

2.1 概述13

2.2 数值模拟基本原理13

2.2.1 有限差分法软件简介13

2.2.2 有限差分法分析原理简介14

2.3 依托工程概况16

2.4 构建三维计算模型17

2.4.1 模型概况17

2.4.2 计算的基本假定及本构关系17

2.4.3 模拟计算边界条件及物理力学参数18

2.4.4 模拟计算监测点布置19

2.4.5 模拟计算工况20

2.5 既有地铁结构变形分析21

2.5.1 既有地铁结构沉降变形分析21

2.5.2 既有地铁结构水平变形分析29

2.6 地表变形分析30

2.6.1 沿新建隧道轴线地表变形分析30

2.6.2 沿既有隧道轴线地表变形分析34

2.7 地层变形分析36

2.8 不同下穿净距既有地铁结构受力分析44

2.9 新建隧道施工步序对既有地铁结构变形和受力影响分析45

2.9.1 新建隧道施工步序对既有地铁结构变形影响分析45

2.9.2 新建隧道施工步序对既有地铁结构受力影响分析49

2.10 本章小结51

第3章 新建隧道下穿既有线地层沉降计算方法52

3.1 概述52

3.2 单洞隧道下穿既有线地层沉降计算方法52

3.2.1 单洞隧道Peck经验理论公式52

3.2.2 新建单洞地铁隧道近距离下穿既有线地层沉降计算公式54

3.2.3 工程实例分析56

3.3 双洞隧道下穿既有线地层沉降计算方法59

3.3.1 双洞隧道地层沉降计算59

3.3.2 新建双洞地铁隧道近距离下穿既有线地层沉降计算公式62

3.3.3 工程实例分析72

3.4 本章小结77

第4章 暗挖隧道下穿既有线路沉降控制标准研究78

4.1 概述78

4.2 新建地铁隧道下穿既有线路判断准则78

4.3 基于不同因素下穿既有线路沉降控制基准研究79

4.3.1 基于既有隧道结构最大弯矩沉降研究80

4.3.2 基于既有隧道结构曲率半径沉降研究89

4.3.3 基于既有隧道结构容许应力沉降研究90

4.3.4 基于既有隧道轨道结构变形沉降研究91

4.3.5 基于既有隧道结构容许切应变沉降研究93

4.4 基于数值分析的既有隧道沉降标准确定95

4.4.1 结构受力安全性评价95

4.4.2 基于结构受力特征的沉降标准确定96

4.5 新建黄土地铁隧道近距离下穿既有地铁线路预警99

4.6 本章小结99

第5章 盾构下穿既有隧道理论分析101

5.1 概述101

5.2 依托工程概况101

5.2.1 工程简介101

5.2.2 工程地质104

5.2.3 水文地质106

5.3 构建三维计算模型106

5.3.1 模型建立及边界条件106

5.3.2 本构模型选取及计算假设107

5.3.3 材料参数108

5.3.4 初始应力场的建立110

5.3.5 盾构施工过程的模拟112

5.4 设计模拟工况116

5.4.1 试验方法的确定116

5.4.2 影响因素及水平117

5.4.3 工况设计117

5.4.4 正交试验结果分析119

5.5 施工参数对既有地铁隧道变形的影响分析121

5.5.1 土仓压力的影响121

5.5.2 注浆压力的影响126

5.5.3 注浆厚度的影响128

5.6 各因素对既有地铁隧道变形的敏感性分析132

5.6.1 正交试验各工况数值模拟结果132

5.6.2 极差分析134

5.7 本章小结137

第6章 盾构下穿既有地铁隧道施工参数139

6.1 概述139

6.2 基于理论计算的盾构掘进参数优化分析139

6.2.1 土压力控制140

6.2.2 顶推力控制145

6.2.3 刀盘扭矩控制150

6.2.4 掘进速度控制152

6.2.5 出土量控制153

6.2.6 盾尾注浆控制153

6.3 基于数值模拟的盾构掘进参数优化分析156

6.3.1 土仓压力参数优化156

6.3.2 注浆压力参数优化157

6.3.3 注浆范围参数优化157

6.4 本章小结158

第7章 渣土改良技术159

7.1 概述159

7.2 评价标准159

7.3 试验方案160

7.3.1 试验目的及内容160

7.3.2 试验工况设计162

7.4 渣土改良试验数据分析162

7.4.1 钠基膨润土泥浆黏度试验结果分析162

7.4.2 改良砂土坍落度试验结果分析163

7.4.3 改良砂土渗透性试验结果分析165

7.4.4 改良砂土直剪试验结果分析166

7.5 渣土改良现场效果评价及进一步优化168

7.6 本章小结170

第8章 盾构下穿既有地铁隧道力学行为实测171

8.1 概述171

8.2 既有地铁隧道变形和受力现场监测方案171

8.2.1 既有地铁隧道变形监测方案171

8.2.2 既有地铁隧道受力监测方案174

8.3 既有地铁隧道变形监测结果及分析177

8.3.1 既有地铁隧道道床变形分析177

8.3.2 既有地铁隧道边墙变形分析179

8.3.3 盾构不同掘进位置时既有隧道竖向位移分析180

8.3.4 既有隧道单测点沉降时程分析183

8.4 既有地铁隧道受力监测结果分析184

8.5 既有地铁隧道力学行为数值分析187

8.5.1 数值模拟与现场监测结果对比分析187

8.5.2 变形规律分析191

8.5.3 受力特性分析194

8.6 本章小结210

第9章 暗挖通道上跨既有地铁隧道理论分析212

9.1 概述212

9.2 依托工程概况212

9.2.1 工程简介212

9.2.2 工程地质与水文地质情况214

9.2.3 周边建筑物情况217

9.2.4 地下管线情况217

9.3 有限元模型的建立218

9.3.1 模型概况218

9.3.2 模型计算假定及本构关系219

9.3.3 有限元单元的选取219

9.3.4 模型计算边界220

9.3.5 模型计算参数220

9.3.6 监测断面布置方案221

9.3.7 各种模拟工况222

9.4 不同方案实施对既有地铁结构变形规律的计算分析224

9.4.1 既有地铁结构竖向变形规律计算分析224

9.4.2 既有地铁结构水平变形规律计算分析227

9.5 不同预加固措施下既有地铁隧道受力规律计算分析230

9.5.1 夹层土体注浆时暗挖通道上跨施工对既有地铁的受力状态影响231

9.5.2 夹层土体不注浆时暗挖通道上跨施工对既有地铁的受力状态影响231

9.6 本章小结232

第10章 暗挖通道上跨既有地铁隧道力学特征实测233

10.1 概述233

10.2 监测项目及监测要求233

10.3 监测方法与测点布置234

10.3.1 监测方法234

10.3.2 所用测试元件及其工作原理237

10.3.3 测点布置及其注意事项238

10.4 现场测试结果及分析240

10.4.1 既有地铁隧道初期支护与二次衬砌间接触压力测试结果及分析240

10.4.2 既有地铁隧道二次衬砌混凝土应力测试结果及分析242

10.4.3 新建上跨通道施工引起地表沉降测试结果及分析244

10.4.4 既有地铁隧道变形测试结果及分析245

10.5 本章小结247

参考文献249