论文题目：暗挖电缆隧道多方向竖井结构比选优化研究
摘要：城市的发展局势日趋严峻,电力负荷愈加繁重,电缆隧道应运而生。竖井是在隧道上方开挖的与隧道相连的竖向坑道,其作为基坑工程领域与隧道工程领域的交叉点,其设计理念的选择取决于其采用的支护类型,支护类型的选择主要取决于竖井所处的地质、水文、周围环境、用途等条件。暗挖电缆隧道埋深通常大于10 m,本文采用大型有限元分析软件MIDAS GTS NX对石家庄地区深度为10 m~30 m的竖井进行相关研究,主要工作如下:（1）推荐矩、圆形的典型三、四通竖井的净空尺寸,结合相关支护结构的特点及适用范围,为石家庄地区选择合适的支护形式及制定详细的支护方案。（2）建立深度为10 m、15 m、20 m、25 m和30 m的排桩支护计算模型,从桩径变化,桩间净距不变和桩径不变,桩间净距变化两方面入手进行有限元受力分析,得到位移场、内力场的变化规律,并考虑经简单的济性及适用性,为不同深度的竖井推荐合适的围护桩支护方式。（3）建立深度为10 m、15 m、20 m、25 m和30 m的矩形、圆形截面的喷锚支护计算模型,分析位移场、内力场的变化规律。对圆形竖井径向荷载进行相关探索,总结出荷载结构法中圆形竖井结构的设计方法。结合简单的经济性及适用性,得出合理的支护方式。（4）以高新区昆仑大街220 kV电力隧道工程中的F7四通竖井为工程背景,建立实际工况计算模型,将模拟结果与现场监测数据进行对比,验证数值模拟的正确性,同时对有无超前小导管注浆措施对竖井的影响性进行分析,并对竖井底部的隧道开挖顺序进行数值模拟,对马头门施工提供相关建议。
关键词：竖井;排桩支护;喷锚支护;径向荷载;开挖顺序;马头门
学科专业：建筑与土木工程（专业学位）
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内外电缆隧道运行情况
1.2.2 国内外隧道竖井研究现状
1.3 研究目的及研究内容
1.4 本章小结
第二章 支护结构类型及方案优选
2.1 常见基坑支护形式
2.1.1 土钉墙支护结构
2.1.2 重力式水泥土墙支护结构
2.1.3 排桩支护结构
2.1.4 地下连续墙支护结构
2.1.5 沉井支护结构
2.1.6 喷锚支护结构
2.2 支护方案优选原则及方法
2.2.1 支护结构选择依据
2.2.2 支护结构优选方法
2.3 石家庄地区的基坑支护方案
2.3.1 典型地质水文条件
2.3.2 基坑支护形式
2.3.3 竖井支护形式
2.4 本章小结
第三章 竖井断面及支护方案设计
3.1 竖井断面设计
3.1.1 提升系统的选择
3.1.2 提升容器的选择
3.1.3 电缆最小转弯半径
3.2 典型竖井推荐尺寸
3.3 排桩支护体系方案
3.4 喷锚支护体系方案
3.5 本章小结
第四章 排桩支护体系三维有限元模拟分析
4.1 概述
4.2 MIDAS GTS NX有限元软件
4.3 土体本构关系
4.4 有限元模型
4.4.1 模型的材料参数
4.4.2 尺寸及边界条件
4.4.3 分步施工过程模拟
4.5 围护桩桩径变化的影响研究
4.5.1 桩径变化对支护结构变形的影响
4.5.2 桩径变化对地表沉降的影响
4.5.3 桩径变化对支护结构内力的影响
4.6 围护桩桩间净距变化的影响研究
4.6.1 桩间净径变化对支护结构变形的影响
4.6.2 桩间净径变化对地表沉降的影响
4.6.3 桩间净径变化对支护结构内力的影响
4.7 经济性分析
4.8 适应性分析
4.9 本章小结
第五章 喷锚支护体系三维有限元模拟分析
5.1 概述
5.2 有限元模型
5.2.1 模型的材料参数
5.2.2 尺寸及边界条件
5.2.3 分步施工过程模拟
5.3 截面形状的影响研究
5.3.1 不同截面形状对支护结构变形的影响
5.3.2 不同截面形状对地表沉降的影响
5.3.3 不同截面形状对支护结构内力的影响
5.4 结构计算方法
5.5 经济性分析
5.6 适应性分析
5.7 本章小结
第六章 四通竖井工程实例分析
6.1 工程概况
6.2 支护结构分析
6.3 有限元模型建立
6.3.1 模型参数及网格设置
6.3.2 实际施工过程
6.4 竖井开挖模拟结果分析
6.4.1 地表沉降
6.4.2 竖井底部变形
6.4.3 竖井水平位移
6.4.4 喷射混凝土应力状态
6.5 监测方案及数据分析
6.5.1 监测目的
6.5.2 监测方案
6.5.3 数据分析
6.6 隧道开挖顺序探讨
6.7 四通竖井数值模拟结果分析
6.7.1 隧道开挖影响范围的确定
6.7.2 隧道分析
6.7.3 竖井分析
6.8 马头门施工措施
6.9 本章小结
第七章 结论
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢