砂土隧道开挖面稳定性分析模型试验研究

【摘要】目前国内地铁建设已经进入一个快速发展期，随着大量的隧道施工，盾构机的应用已经成为主要手段。然而隧道掘进过程中的开挖面坍塌事故也越来越多，因此开挖面稳定性问题的研究依然是现阶段乃至今后很长一段时间隧道工程研究的主要工作。本文通过结合粒子图像测速技术的1g模型试验、理论探讨及与实际工程对比，对干砂地层的盾构开挖面稳定性问题展开研究，主要内容包括以下几个方面：（1）引入流体力学粒子图像测速技术原理，基于MATLAB平台开发MPIV图像处理程序。详细阐述PIV的图像处理原理及过程，介绍MPIV程序工作原理及参数设置，为模型试验结果分析提供支持。（2）结合MPIV程序特点设计无接触式测量的模型箱（盾构直径10cm）及PIV测试系统，分别进行埋深比0.5~5.0开挖面稳定性试验。其中模型箱采用对称原理达到无接触测量，采取活塞位移控制的方法模拟开挖面失稳过程。（3）经试验得到开挖面前方最大沉降——活塞位移量关系图与土体位移场图。分析了埋深比对地表沉降规律的影响，土拱在土体变形过程中的发挥，根据位移场确定不同埋深条件下的开挖面破坏模式。（4）根据试验所得开挖面破坏模式，在基于极限平衡法的传统三维楔形体模型基础上提出干砂地层三维楔形体模型并推导其开挖面极限支护力计算公式，结合北京地铁六号线二期工程实例进行对比验证。通过分析试验结果认为开挖面失稳过程中地表沉降经历了从无位移到破坏的四个阶段，对应土拱效应的发挥也分为土拱形成到消失四个阶段。分析土体位移场图认为开挖面前方破坏模式为盆状至烟囱状发展，且基于此破坏模式的干砂三维楔形体模型能够较好的预测开挖面极限支护力，能够为实际工程提供参考依据。
【作者】陈博；
【导师】王贵和；黄齐武；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地质工程，2014，硕士
【关键词】隧道开挖面稳定性；砂箱试验；粒子图像测速技术；破坏模式；极限平衡法；

【参考文献】
[1]左映华.OLAP与数据挖掘一体化研究和应用[D].北方工业大学,2004.
[2]葛珉昊.基于混合递阶遗传算法的RBF网络优化及在BOD软测量中的应用[D].兰州理工大学,控制工程,2014,硕士.
[3]计时鸣,敖海平,金明生,张利,曾晰,丁洁瑾.基于接触特性优化的模具曲面气囊抛光实验研究[J].机电工程,2012,12:1367-1370+1375.
[4]阮存军.GaAs极化电子源及电子束极化度测量仪实验装置的研制[D].清华大学,2003.
[5]吕永平.包装和杀菌方式对符离集烧鸡货架期影响的研究[D].南京农业大学,食品加工与安全,2012,硕士.
[6]王佳.MDR1/P-gp与类风湿关节炎多药耐药的相关性研究[D].中南大学,临床医学,2013,博士.
[7]李娟.从《宇宙与炉台—一位世界主义者的观点》节译篇目看文化专有项的翻译[D].北京外国语大学,翻译,2013,硕士.
[8]谢辉.RT-flex主机遥控系统模拟仿真设计[D].大连海事大学,轮机工程,2013,硕士.
[9]王文真.地区金融产业集群发展模式研究[D].武汉理工大学,工商管理,2012,硕士.
[10]杜玮璐.微博信息流扩散的时空特征研究[D].河北师范大学,人文地理学,2014,硕士.
[11]刘畅.AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管TCAD仿真研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[12]张吕伟,张济平.简单、实用的企业信息化建设[A].建设部工程质量安全监督与行业发展司、中国土木工程学会计算机应用分会、中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会、上海现代建筑设计（集团）有限公司.勘察设计企业信息化建设研讨会资料汇编[C].建设部工程质量安全监督与行业发展司、中国土木工程学会计算机应用分会、中国建筑学会建筑结构分会计算机应用专业委员会、上海现代建筑设计（集团）有限公司:,2003:5.
[13]徐然.中国内地电视电影的生产与中国电影发展的交互作用[D].中国艺术研究院,广播电视艺术学,2012,硕士.
[14]张喆.我国风险投资业政策演变及其对行业影响研究[D].吉林大学,金融,2014,硕士.
[15]杨萌.功效与局限：交易行为中的社会网络作用分析[D].吉林大学,社会学,2004,硕士.
[16]潘振海.棒锤山露天铁矿设计中的计算机应用[J].冶金自动化,1988,01:60-61+9.
[17]张豪云.兔甲状腺近全切除术+~(131)I清甲后短期甲减对动脉内膜损伤及阿托伐他汀干预研究[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[18]陆学艺.社会建设就是建设社会现代化[J].社会学研究,2011,04:3-11+242.
[19]张敏.大众文化语境下的电影形式—微电影研究[D].陕西科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[20]刘文剑.石墨行业将打响“价值战”[J].化工管理,2013,03:55.
[21]彭显文,陈铁英,刘瑜.企业数据挖掘中源数据组织方法的研究[J].电脑与信息技术,2002,05:29-33+66.
[22]高鹏.集装箱港口节能减排评价研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2013,硕士.
[23]郎越.抚顺市初中体操课开展现状调查与分析[D].辽宁师范大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[24]张亮亮.被控对象和控制器的模糊基函数不一致的T-S模糊系统的控制设计[D].杭州电子科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[25]石学林.Cobol2Java源代码翻译关键技术研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所）,2005.
[26]邹浜.水平位移监测数据处理与管理系统的开发研究[D].西南交通大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[27]齐梓贺.中海地产水岸项目施工成本控制研究[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[28]田生伟,禹龙.关联规则挖掘在成绩录入、校对系统中的应用[J].微机发展,2003,08:67-68+107.
[29]党冰.龙山石窟危岩体稳定性评价及加固措施[D].兰州大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.
[30]代桂娥.论期刊文章版权交易中作者经济权益的保护[D].中国政法大学,知识产权法学,2014,硕士.
[31]谢艳云.船舶融资租赁中出租人利益保护法律问题研究[D].大连海事大学,法学,2013,硕士.
[32]郑万.Al-Ti-Mg(Ca)复合脱氧对抗大变形管线钢中的夹杂物、钢的组织及性能的影响研究[D].武汉科技大学,冶金工程,2014,博士.
[33]朴智慧.中韩汉语教材比较研究[D].沈阳师范大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[34]李庆.我国中小企业政府支持体系研究[D].湖南农业大学,农业经济管理,2003,硕士.
[35]张赤军.微重力勘探精度之改善[J].石油地球物理勘探,1989,05:592-597+602+618.
[36]江建军.华兹华斯：一颗困扰的心灵[D].浙江大学,英语语言与文学,2003,硕士.
[37]舒远良.数字校园环境下的研究生管理信息系统设计[D].吉林大学,软件工程,2013,硕士.
[38]张晓慧.污染源监督性监测法律制度研究[D].苏州大学,环境与资源保护法学,2012,硕士.
[39]赵智.构建“服务型税务管理体系”的研究[D].吉林大学,公共管理,2004,硕士.
[40]王利粉.扶正肺瘤方对肺癌CD4~+CD25~+Treg细胞影响的临床研究[D].广州中医药大学,中医内科（专业学位）,2013,硕士.
[41]丁卫兵.加拿大海外高中在高一年级英语分级教学实现与BC省课程顺利衔接的可行性研究[D].辽宁师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[42]刘乐.全软件数控系统关键技术研究[D].西安工业大学,机械电子工程,2014,硕士.
[43]李维国.医院医疗质量评估指标体系研究与实践[D].第四军医大学,社会医学与卫生事业管理,2004,硕士.
[44]胡晨光,程惠芳,俞斌.“有为政府”与集聚经济圈的演进——一个基于长三角集聚经济圈的分析框架[J].管理世界,2011,02:61-69+80.
[45]胡刚.新型膜片钳放大器的研制开发[D].华中科技大学,2006.
[46]冉娜.从房价调控看政府职能的转变[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[47]林森相.生慧汤拆方与四逆散对神经细胞突起生长的作用及其机制研究[D].北京中医药大学,微生物与生化药学,2013,硕士.
[48]胡平.机动车交通事故赔偿争议问题研究[D].河北大学,法律,2014,硕士.
[49]葛少云,李慧,刘洪.基于加权Voronoi图的变电站优化规划[J].电力系统自动化,2007,03:29-34.
[50]贾艳超.关于我国加入UPOV公约1991年文本的可行性研究[D].中国社会科学院研究生院,知识产权法（专业学位）,2014,硕士.