實習（調研）報告
一課題的**及意義
交通是乙個國家的的血脈，是國民經濟的基礎和先導產業，乙個國家的經濟發達與否很大程度要看該國的交通發展狀況。
我國山地丘陵區面積約佔國土總面積的69%。由於過去公路建設資金的短缺在山區或丘陵區修築的公路多以盤山公路為主。這種公路不僅等級低，繞行里程長，占用可耕地多，而且存在著能耗高，安全隱患多，生態環境破壞大等不利因素，因而交通事故頻發，造成巨大經濟損失和大量人員**。
伴隨著我國社會主義經濟建設的迅猛發展與綜合國力的增強，城市的規模也不斷的增大，城市人口流量也在急劇增加，再加上機動車輛呈現逐年**的趨勢，促使交通狀況不斷惡化。為了改善交通環境，採取了各種措施，其中興建地下鐵道得到了普遍的認可，隧道建設是提高公路等級，實現資源節約型、環境友好型交通的重要措施之一，也是實現高速、快捷、安全運輸的重要工程設施，隧道在現代化公路交通運輸發展中起著不可替代的作用。如最近幾年在北京、廣州、深圳等城市便先後興建了大量的地下鐵道，現在大連也是如此。
隧道工程施工是在地層內部進行，施工不可避免擾動地層，引起的地層變形會導致地表建築和既有的管線設施破壞。因此，地鐵隧道施工要考慮對城市環境的影響。隧道施工引起的地層變形，特別是在地面建築設施密集、交通繁忙、地下水豐富的城市中進行地鐵隧道施工，對於地鐵開挖過程引起地層的力學響應在時間和空間上的規律，不同施工方法的不同力學響應可以通過施工監測實現，並及時**地層變形的發展，反饋施工，控制地下工程施工對環境的影響程度。
因此，施工監測在施工中有著極其重要的作用。
本課題大連地鐵隧道施工監控量測與數值模擬研究通過採用 midas/gts 有限元分析軟體對隧道施工過程進行數值模擬，並與現場監控量測資料進行對比分析，為合理的隧道施工方法及施工安全提供理論指導。
二大連地鐵工程概況 （西安路站～交通大學站區間）
西安路站～交通大學站區間工程，本區間隧道起訖里程為dk16+787.331～ck18+443.793，全長1656.
462公尺，採用盾構法施工。在dk16+796.630處設定盾構始發井，在水廠南側附近設定區間風井，盾構隧道襯砌的管片採用厚300mm，寬1200mm，每環由6片管片拼裝而成。
區間按6級人防分段隔絕式的防護要求設計，與相鄰西安路站同為乙個防護單元。右線、左線均設人防段結構和防護門。
1、沿線環境條件
本區間出西安路站後，沿西安路方向斜向西南方向行走，穿越大連市發電廠、馬欄河轉向，沿西部大通道側邊向西北方向走行，再次穿越馬攔河後，穿越大連市自來水集團****後併入黃河路，到達交通大學站，區間下穿建築物較多，包括5、6、7層建築物各1棟，2層2棟和1層3棟及大連市發電廠、大連市自來水集團****大片廠房。
本區間主要沿道路及廠區敷設，對交通無影響。
本區間為盾構法施工，區間結構埋深較深，覆土厚度10m以上，根據目前的管線資料，對隧道施工沒有影響，施工中應注意爆破振動和開挖對管線的影響，必要時需進行加固保護。
2、隧道平、縱斷面布置
（1）隧道平面布置
區間平面線路出西安路站後沿南北向向南，通過半徑為300m的曲線轉入偏東西方向，再通過半徑450m曲線接入黃河路，到達交通大學站。單線全長1656.462m。
線路由上下疊合過渡到左右平行。
（2）隧道縱斷面布置
區間縱斷布置形式呈「v」字形，最大縱坡為28‰。區間隧道結構最大覆土厚度34.4m,最小覆土厚度11.7m。豎曲線最小半徑為3000m，最大半徑為5000m。
三研究的目標和內容
本畢業設計的題目**於大連市地鐵2號線淺埋暗挖隧道工程，以在建的大連市地鐵淺埋暗挖隧道工程施工過程中的監控量測和施工數值模擬為研究背景，通過採用 midas/gts 有限元分析軟體對隧道施工過程進行數值模擬，並與現場監控量測資料進行對比分析，為合理的隧道施工方法及施工安全提供理論指導。該畢業**主要內容包括：
1 收集國內外有關隧道施工方法方面的資料，了解國內外的發展情況，完成調研報告和外文翻譯；
2 介紹採用有限元方法進行隧道分析的基本原理；
3 建立隧道施工過程的有限元數值分析模型並進行分析計算
4設計現場監控量測方案，並進行現場監控量測和資料處理
5 根據施工監控量測與數值模擬的結果對比分析，為選擇合理的隧道施工方法和施工安全提參考依據。
四研究的方法和手段
1．midas/gts軟體
美佳達計算機工程有限責任公司、美尊資訊科技****（簡稱midas）作為股份制高科技企業，專業從事各行業計算機資訊系統整合、系統級中介軟體和嵌入式系統研發、專業裝置及軟體產品市場拓展,目前已形成了以大型計算機資訊系統整合、軟硬體產品開發、it專業產品分銷為主體的幾大事業群。
midas it自從2001 年開始開拓市場以來，目前不僅在中國和美國建立獨資公司，而且在世界20 多個國家和地區建立銷售網路，特別是程式在世界最高建築物阿聯burj dubai tower、世界跨度最大的斜拉橋－中國蘇通大橋以及2023年北京奧運會體育館、韓日世界盃體育館。這些可以載入世界土木建築史冊的結構的應用，都證明了midas已經成為世界上最為優秀的結構軟體開發公司之一。
經過國內外岩土隧道領域專業技術人員和專家的共同努力，並考慮實際設計人員的需要，midas it開發出岩土和隧道專業有限元軟體midas/gts。midas/gts主要針對岩土隧道領域的結構分析所需要的功能直接開發的程式，是通用有限元程式與岩土及隧道專業技術的完美結合，並通過了國際iso9001品質管理認證及南韓隧道工學會等專業機構的認證。其全新的操作介面和三維分析功能，為岩石和隧道工程師提供了強有力的解決方案。
midas/gts的主要特點
(1) 直觀的三維建模
- 高階實體/面建模
- 自動劃分網格
- 考慮岩層特性的三維地表面生成功能
- tgm（地形生成器）
(2) 使用建模助手(wizard)的方便隧道建模
- 自動建立各種型別的隧道截面
- 噴射混凝土&錨桿
- 開挖方式(全斷面法，半截面，台階分部開挖法，導坑法)
- 自動考慮施工階段
(3) 前後處理的便利性
- 通過析取功能生成噴混襯砌（管片）的方便性
- 定義單元生死施工步驟的簡便性
- 錨桿找尋最近節點進行接觸的自動性
(4) 多種分析功能和材料模型
- 三維接觸單元
- 應力-滲流耦合分析
- 排水/不排水分析
- 埋入杆系和結構
- 地下水滲流(穩定流/非穩定流)分析
- 材料模型的多樣性
(5) 卓越的分析規模和分析速度
- 分析規模 (單元200,000個)
- 分析速度 (相對同類軟體而言快3～5倍)
(6) 直觀親和的圖形後處理
- 等值線圖，向量圖，等值面
- 曲線圖顯示
- 時間歷程結果
- 動畫顯示
- 三維空間切斷功能
(7) 計算書自動生成
- 模型資訊和分析結果計算書的自動輸出功能(xml, xsl)
- 模板功能
2．有限元法
有限元法是一種將連續體離散化為若干個有限大小的單元體的集合，以求解連續體力學問題的數值方法。有限元法（finite element method）是一種高效能、常用的計算方法。有限元法在早期是以變分原理為基礎發展起來的，所以它廣泛地應用於以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各類物理場中（這類場與泛函的極值問題有著緊密的聯絡）。
自從2023年以來，某些學者在流體力學中應用加權餘數法中的迦遼金法(galerkin)或最小二乘法等同樣獲得了有限元方程，因而有限元法可應用於以任何微分方程所描述的各類物理場中，而不再要求這類物理場和泛函的極值問題有所聯絡。基本思想：由解給定的泊松方程化為求解泛函的極值問題。
其原理是將連續的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個單元內假設的近似函式來分片的表示求解域上待求的未知場函式，近似函式通常由未知場函式及其導數在單元各節點的數值插值函式來表達。從而使乙個連續的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題。
其步驟是步驟1：剖分: 將待解區域進行分割，離散成有限個元素的集合．元素（單元）的形狀原則上是任意的．二維問題一般採用三角形單元或矩形單元，三維空間可採用四面體或多面體等．每個單元的頂點稱為節點（或結點）． 步驟2：
單元分析: 進行分片插值，即將分割單元中任意點的未知函式用該分割單元中形狀函式及離散網格點上的函式值展開，即建立乙個線性插值函式步驟3：求解近似變分方程用有限個單元將連續體離散化，通過對有限個單元作分片插值求解各種力學、物理問題的一種數值方法。
有限元法把連續體離散成有限個單元：杆繫結構的單元是每乙個桿件；連續體的單元是各種形狀（如三角形、四邊形、六面體等）的單元體。每個單元的場函式是只包含有限個待定節點參量的簡單場函式，這些單元場函式的集合就能近似代表整個連續體的場函式。
根據能量方程或加權殘量方程可建立有限個待定參量的代數方程組，求解此離散方程組就得到有限元法的數值解。有限元法已被用於求解線性和非線性問題，並建立了各種有限元模型，如協調、不協調、混合、雜交、擬協調元等。有限元法十分有效、通用性強、應用廣泛，已有許多大型或專用程式系統供工程設計使用。
結合計算機輔助設計技術，有限元法也被用於計算機輔助製造中。有限單元法最早可上溯到20世紀40年代。courant第一次應用定義在三角區域上的分片連續函式和最小位能原理來求解st.
venant扭轉問題。現代有限單元法的第乙個成功的嘗試是在 2023年，turner、clough等人在分析飛機結構時，將鋼架位移法推廣應用於彈性力學平面問題，給出了用三角形單元求得平面應力問題的正確答案。2023年，clough進一步處理了平面彈性問題，並第一次提出了"有限單元法"，使人們認識到它的功效。
我國著名力學家，教育家徐芝綸院士（河海大學教授）首次將有限元法引入我國，對它的應用起了很大的推動作用。
3．施工監測
監測的主要範圍是：區間結構物中線外緣兩側設計要求監測範圍內的地下、地面建（構）築物管線、地面及道路。
隧道施工監控量測方案
樂昌至廣州高速公路t10標 長基嶺隧道 龍歸隧道 施工監控量測專項計畫 編制 審核 審批 中鐵隧道集團廣樂高速t10標專案部 二零一零年七月 樂昌至廣東高速公路t10表標段內共有2隧道，分別為長基嶺隧道和龍歸隧道。其中長基嶺隧道為特長隧道，是廣樂高速控制性工程，長基嶺隧道左線長3920m，右線長39...
隧道監控量測施工方案
目錄一 編制依據 1 二 編制原則 1 1 高效 適用原則 1 2 安全原則 1 3 符合本單位技術水平的原則 2 三 適用範圍 2 四 工程概況 2 1 隧道概況 2 2 監控量測目的 3 3 監控量測手段 3 五 監控量測預報方案 3 1 人員配備及職責 3 2 監控量測程式和專案 4 3 監控...
隧道監控量測方案
長沙市漁業路及延伸道路工程 下穿京廣鐵路段暗挖隧道 監控量測方案 中鐵二十五局集團 二 一二年三月十三日 目錄1 監控量測的目的 3 2 監控量測的專案 3 3 量測斷面的間距和頻率 4 4 測點設定要求及測設工具 6 5 量測方法及資料處理 6 5.1 水平收斂量測 6 5.2 拱頂下沉量測 9 ...