太原粘质粉土及砂土层双线隧道施工地表沉降特征研究与预测分析

发布时间：2020-07-04 00:35

【摘要】：双线隧道施工相互影响,导致的地表沉降不仅关系着隧道自身的安全与可靠,而且会对邻近地下管线和地表的建构筑物产生影响。地表沉降沿横向演变规律是隧道施工扰动效应的重要体现,是掌握隧道稳定性状况以及对周围影响程度的基础。论文针对太原地区地质条件,研究地铁隧道盾构施工引起的地表沉降的横向变化规律,探索双线隧道盾构施工过程中地表沉降的预测方法,为双线隧道的空间位置、预测方法、稳定性控制措施等合理确定提供依据。本文以二号线中心西街站—南中环街站为研究背景,通过明确定义隧道净埋深与净间距的区别,以隧道最外边缘到地面的最小距离为净埋深,以双线隧道外边缘之间最小距离为净间距(以隧道中心到地面的最小距离为埋深,以双线隧道中心之间最小距离为间距),通过现场地质调研、理论分析、计算机模拟、灰色关联分析、实测数据回归分析等手段,研究了太原粘质粉土及砂土层的双线盾构隧道开挖过程中土层条件、地下水、隧道断面、净间距、净埋深对地表沉降的变化特征,分析了这些因素与地表沉降间的相关性,掌握了这些因素的主要和次要关系,并且通过实测数据分析,对研究区段的Peck法预测地表沉降的关键参数取值进行了研究,从设计、环境和施工的角度出发进一步提出了控制双线隧道施工地表沉降的措施与方法。主要研究内容及其结论如下:(1)对太原中心西街站—南中环站区间粘质粉土及砂土层的土体特征进行调研分析,发现地铁施工区段存在粘质粉土及砂土层厚度占比不同,地下水位变化幅度较大、渗透性较强,液化层以及其他较差的土层条件,容易在施工中引起开挖面失稳、地表沉降较大,以及管涌流沙等事故。(2)通过对中外的已有成果进行收集整理,从机理、过程、变化规律、影响因素以及预测方法等方面对双线隧道地表沉降进行研究,得到了一些地铁盾构施工地表沉降的规律。(3)基于太原河漫滩地层粘质粉土和砂土互层的工程地质条件下,运用数值仿真模拟结合灰色关联分析方法对不同粘质粉土与砂土厚度比值、不同地下水位、不同隧道开挖直径、不同净埋深和净间距取值的情况下双线隧道地表沉降的变化规律,研究了各因素对双线隧道施工地表沉降扰动范围、曲线形状和沉降最大值的影响。通过灰色关联分析的方法得出了各影响因素与地表沉降间的相关性,得到一些为类似双线隧道施工提供参考的地表沉降规律。(4)通过上文的研究,基于Peck经验公式,通过实测数据分析,得到了太原地区的Peck经验公式中的关键参数取值,并且得到了双线隧道不同扰动区间下的地表沉降预测公式,以便于快速、便捷的为类似地铁施工预测地表沉降,并从设计因素、环境因素和施工因素的角度出发提出了控制双线隧道施工地表沉降的措施与方法。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U456.3;P642.26
【图文】：

技术路线图

本文的技术路线图

线规,轨道交通,地铁隧道

不同地区进行地铁建设，并且地铁隧道处于不同的地层中，所遇到的工程尽相同，因此，在地铁隧道工程的设计与施工中，对地铁隧道施工的工程地质条件进行详细而充分的研究十分有必要。因此本章针对太原地铁 2 号及地铁隧道的工程地质条件和水文地质条件进行了研究分析，为本文后续基础。究背景及地形地貌究背景原地铁第一轮规划 1~3 号线三条线路，如图 2-1 所示，太原轨道交通 2 号第一条地铁，是太原市轨道交通线网的骨干线路，太原城区在南北方向沿长的形状，而 2 号线由南北向穿过了太原市中心城区，由南向北经过小店杏花岭区和尖草坪区四个行政区，联系了主城组团的北部片区、老城区、城大街片区以及新城组团的小店南、北两个片区。

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