砂粘复合地层隧道盾构施工引起地表沉降规律研究

发布时间：2020-03-22 22:01

【摘要】：为了满足日益增长的城市人口,城市建设必然需要得到相应的急速发展才能与之相适应,这样导致市区可以使用的土地面积日益减少,城市面积不断扩大,地面交通越来越不堪重负从而造成了人们通勤上的困难。盾构作为地铁隧道的首要施工方法之一,具有对土体扰动小等优点,并在国内外地下工程建设中得到广泛应用。但是盾构施工仍然会对隧道周围土体产生一定的扰动,造成地层位移和地表沉降进而影响到周围环境,继而间接影响到隧道周围的建筑物。就砂粘复合土层而言,砂砾土具有无胶结、粘聚力接近零而摩擦角较大的松散结构,是一种自稳性较差的土体。在砂粘复合土层中盾构施工时,容易出现砂土层的塌陷、盾构机实际掘进路线与规划路线偏移等问题,甚至会导致大幅度地表沉降,为盾构施工与施工场地周边建筑带来极大的安全隐患。本文依托广州地铁某区间隧道盾构施工工程,对处于砂粘复合地层的六个监测断面横向沉降变形进行研究,同时使用有限元软件,对四种不同地层条件下盾构施工阶段进行模拟,主要工作与结论如下:(1)使用三种经典的地表沉降预测公式对砂粘复合地层地表沉降进行预测并比较,结果表明Peck计算公式与Attewell计算公式适合在砂粘复合地层使用,而Sagaseta计算公式不适合在砂粘复合地层使用。使用高斯峰值函数监测断面的地表横向沉降变形进行拟合,得出沉降槽宽度系数i的拟合值;通过高斯峰值函数拟合曲线对沉降槽的偏移进行分析,结果表明砂粘复合地层沉降槽偏移无明显规律;提出复合地层沉降槽宽度系数加权修正公式并将修正结果与拟合结果对比,说明了修正公式的可靠性。(2)使用MIDAS GTS NX有限元软件模拟四种不同地层条件下盾构施工过程,总结了砂粘复合地层条件下沉降槽形成的关键阶段以及各个阶段产生的沉降占比;对模型中土体分层沉降分析,给出沉降槽宽度与轴线处沉降随土体深度变化的规律;对地表沉降时程曲线进行分析,给出砂粘复合地层地表沉降时程曲线发生显著变化的位置和具体变化规律。(3)将监测数据拟合值、数值模拟值与实测地表横向沉降值进行对比,同时对照地表沉降时程曲线模拟值与实测值,说明本文采用的拟合函数和数值分析方法是可行的。
【图文】：

盾壳盾壳管片安装图 1.1 敞开式盾构与封闭式盾构开式盾构式盾构隧道的主要特征是它为挖掘的洞身提供支撑的同时保持开挖面.1a 和图 1.2）。通过这种方式，操作员可以直接观察隧道前方的土壤地层需要时快速调整挖掘方式。敞开式盾构机可以灵活地通过频繁变化的地进，这对于封闭式盾构机来说几乎是不可能的。然而，在软土地层或低下敞开式盾构需要采取额外措施，以防止过度变形和地下水流入，这显法的成本和复杂性，抵消了其优势。

图 1.3 土压平衡盾构压盾构能够在淤泥和砂土中建造隧道。泥水加压盾构运作方式如图外部输入的加压膨润土浆料填充密封泥水仓来控制面部压力。将削搅拌机混合到到泥水中，接下来通过排泥管将高浓度泥水运送到地运送回泥水舱，这样便可以重复使用泥浆。的渗透性与泥浆的稠度，，有两种模型可以描述刀头工作面泥浆的工用于低渗透土和膨润土含量高的泥浆。悬浮液渗入土壤，形成一，悬浮液保证了工作面稳定，即使泥浆不再渗入土壤，工作面压力表土壤不会再有水流入。这种不透水的泥浆膜形成速度很快，在几作面的稳定性。2.渗透模型，适用于高渗透粗粒土中。在高渗透粗粒的含量较高，也不会形成膜模型中不透水的泥浆层，浆料在土骨架致施加的面压力降低。这种现象可以通过适当增加外加压力来补偿提高推进速率降低土骨架渗透率来弥补。气室施加控制压力保持在面部形成不透水的泥浆层对于成功应用泥
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U455.43;P642.26

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本文编号：2595689