考慮流固耦合的地鐵聯(lián)絡(luò)通道開挖數(shù)值模擬分析

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1、學校代碼10530學號201510181966分類號U231+.3密級公開碩士學位論文考慮流固耦合的地鐵聯(lián)絡(luò)通道開挖數(shù)值模擬分析學位申請人田野指導教師印長俊副教授學院名稱土木工程與力學學院學科專業(yè)建筑與土木工程研究方向巖土工程二〇一八年五月NumericalSimulationAnalysisofaExcavationConnectedAisleinMetrowithFluid-structureInteractionCandidateTianYeSupervisorAssociateProfessorYinChangjunCol

2、legeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramArchitectureandCivilEngineeringSpecializationGeotechnicalEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2018湘潭大學碩士學位論文摘要由于城市人口急劇增升，地面交通壓力隨之增加，交通擁堵已是人口密集城市的普遍現(xiàn)象，所以加快城市地下軌道交通發(fā)展成為必然。當前，地鐵建設(shè)在國內(nèi)各大人口密集

3、城市已陸續(xù)展開。作為連接左右線隧道的聯(lián)絡(luò)通道，起著在突發(fā)災害保證乘客安全疏散的重要作用，帶泵房的聯(lián)絡(luò)通道還擔負著地鐵運營中本區(qū)間隧道的集排水功能，其在施工過程當中存在的風險性和應(yīng)對方法逐漸受到大眾關(guān)注。在地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工過程當中，當聯(lián)絡(luò)通道所處位置地下水水位較高時，巖土體的開挖勢必導致巖土體內(nèi)部應(yīng)力二次分布，而應(yīng)力場的改變會影響到滲流場，滲流場的變化又會影響應(yīng)力場，二者相互影響，互相制約，聯(lián)絡(luò)通道施工中的流固耦合問題也就此產(chǎn)生。因此，本文以某地鐵聯(lián)絡(luò)通道工程實例為依托，針對該工程的施工過程，采用有限元方法進行地鐵聯(lián)絡(luò)通道開挖過程流

4、固耦合數(shù)值模擬，研究聯(lián)絡(luò)通道在滲流場作用下開挖后對位移場和應(yīng)力場的影響；并依據(jù)監(jiān)測結(jié)果剖析地表沉降和地表建筑位移的規(guī)律；最后通過比對數(shù)值結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果，得到一些可靠結(jié)論。本文研究內(nèi)容及結(jié)論如下：（1）總結(jié)了地鐵聯(lián)絡(luò)通道現(xiàn)有施工方法及其適用范圍和優(yōu)缺點，并對常用施工方法的特點、經(jīng)濟指標、工期、風險和對環(huán)境的影響程度進行了比較。（2）分別對考慮流固耦合與不考慮流固耦合的地鐵聯(lián)絡(luò)通道開挖后的變形與應(yīng)力特性進行模擬分析，并將兩者模擬結(jié)果進行對比，得出結(jié)論：不考慮流固耦合時地表各點的沉降均要小于考慮流固耦合的沉降，考慮流固耦合作用的地表沉降

5、和通道拱頂沉降分別為不考慮流固耦合的165%、137%；洞內(nèi)的水平位移和泵房底部隆起均大于考慮流固耦合作用下的情況；巖土體有效應(yīng)力值和初支噴混結(jié)構(gòu)的內(nèi)力值均分別大于考慮流固耦合情況下的有效應(yīng)力值和內(nèi)力值。（3）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行地表沉降和地表建筑沉降分析，并與考慮流固耦合和不考慮流固耦合兩種數(shù)值模擬方法進行對比，結(jié)論：聯(lián)絡(luò)通道地表3個監(jiān)測點變化趨勢相似，隨時間推移累計沉降值均逐漸增大；初支完成后的補充注漿工作對減小地表建筑沉降有顯著效果；聯(lián)絡(luò)通道兩個縱斷面地表沉降圖三條曲線變化趨勢基本一致，均顯示在聯(lián)絡(luò)通道中心線約15m范圍內(nèi)地表沉

6、降量最大；考慮流固耦合作用的沉降比不考慮耦合及監(jiān)測值都要大，說明考慮耦合作用的模擬結(jié)果偏安全，證明了本文所采用的模擬方法在聯(lián)絡(luò)通道施工過程中的流固耦合問題上是可靠的。關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道；流固耦合；數(shù)值模擬；監(jiān)測分析I考慮流固耦合的地鐵聯(lián)絡(luò)通道開挖數(shù)值模擬分析AbstractAstheurbanpopulationrapidlyincreases,thepressureofgroundtransportationincreases,trafficcongestionhasbecomeacommonphenomenonindensely

7、populatedcities.Therefore,itwasinevitabledtoacceleratethedevelopmentofurbanundergroundrailtransit.Atpresent,theconstructionofsubwayhasbeenlaunchedsuccessivelyindenselypopulatedcitiesinChina.Asaconnectedaisleconnectingtheleftandrighttunnels,connectedaisleplaysanimporta

8、ntroleinensuringthesafetyofpassengerevacuationintheeventofasuddendisaster.Theconnectedaislewiththepumphousewasalsoresponsibl