盾构施工对地表及既有隧道位移变化模型试验研究

发布时间：2020-08-14 16:57

【摘要】：盾构施工不可避免会对衬砌周围土体产生位移变化影响,土体位移会朝着各个方向延伸一定的范围直至稳定,从而对隧道上方地表产生变形,并且当盾构下穿施工时不仅会引起地表形变还会对既有隧道产生位移影响,位移值过大会造成安全隐患,因此研究盾构施工对既有隧道和地表变形影响的规律显得尤为重要,为保证既有隧道和周边环境安全具有重要的意义。以合肥市轨道交通某交叉段盾构施工为研究背景,通过盾构模型试验研究了平行隧道在埋深比、净间距不同时盾构施工对地表和既有隧道位移变化影响的规律,整个试验过程分为开挖和壁后注浆两个步骤。首先研究了仅平行隧道盾构施工对地表变形影响的规律,研究结果表明:(1)左线隧道开挖时,左线开挖各阶段地表沉降曲线符合Peck提出的正态分布,地表沉降值随着土体损失率的增加而变大,各阶段地表沉降最大沉降值与土体损失率之间基本上呈线性关系,埋深比一定时随着土体损失率的增加沉降槽宽度系数i略有减小,土体损失率一定时随着埋深比的增加沉降槽宽度系数i变大,沉降槽宽度系数i越大,则横向地表沉降影响的范围越大。(2)右线开挖结束后,平行隧道净距不变时地表沉降影响范围随着埋深的增加而变大,并且隧道埋深的增加地表沉降变小,沉降槽的形状趋于缓和。(3)隧道壁后注浆时,注浆对地表抬升值随着注浆率的增加基本上呈线性变化,随着埋深增加注浆对地表抬升的效果降低。其次,研究了盾构下穿施工对既有隧道和上方地表变形的规律,研究结果表明:(1)左线隧道开挖后土体损失各个阶段地表沉降最大值随着土体损失率的增加基本上呈线性关系变化,净距1D下穿角度为90°时的沉降速率最快并且最终沉降值最大。(2)左线开挖各阶段拱顶沉降最大值与土体损失率之间基本上呈线性关系。盾构隧道下穿施工会引起既有隧道在纵向发生不均匀沉降,新建隧道下穿角度为15°时,上下隧道之间净间距不同既有隧道拱顶沉降大小近似;下穿角度为90°时既有隧道拱顶沉降值随着隧道上下净间距的增加而变大,地表沉降约为拱顶沉降的1.5倍。(3)壁后注浆能够对地表和既有隧道位移变化进行控制,当注浆量适当时,地表和既有隧道的位置能够恢复到初始状态,位移抬升值均随着注浆率的增加而变大。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.43
【图文】：

箱体,盾构,不可避免,砂土

士学位论文第二章盾构模型设计框架为钢与玻璃材质制成的箱体，如图 2-1 所示。试验箱整体是为了实验中不会对箱体造成变形影响，尺寸为 1.5m×01.5m×0.8m，厚度为3mm的钢化玻璃作为前后挡板，在玻记号笔划线方便观察砂层埋深以及隧道布置位置，底板为别安装有滑轮，方便模型箱体移动。

曲线,干砂,累计分布,粒径

学位论文第二章盾构模的变形主要与土体颗粒的黏聚力、内摩擦角、重度及及岩土工程学会的研究结果，研究表明当模型尺寸值75 时，模型土颗粒的变形和颗粒运动的集聚效应与干砂可以作为模型试验土体材料。料选用干砂，干砂作为模型试验的材料主要有一些型试验土比配置砂能够节省大量时间；另一方面，砂开挖完以后所产生的地层损失使得隧道周边砂层快速，方便数据采集，所以试验可以采用干砂作为模型和原型大体上相似，试验材料选用砂土来作为试验准砂，标准砂通过筛分选择粒径符合要求的砂子作通过对干砂进行筛分得到粒径累计分布曲线，如图

关系曲线,落砂,干砂,密度

图 2-3 落砂高度与干砂密度关系曲线表 2-3 土体参数对比表试验重度kg/m3内摩擦角(°)泊松比ν弹性模MP型黏土 20.0 16 0.35 14型干砂 16.06 19.3 0.2 10选择号线 5 号线施工均采用盾构刀口直径为 6.3m 的盾构m、内径 5400mm 的混凝土管片拼装而成。根据相似径 70mm 的有机玻璃模拟新建隧道和既有隧道，有物材料，透明性好、耐老化、机械性能良好宜作为试管的密度为 1190kg/m3，弹性模量为 3.1GPa，由于模整才能达到相似的原理，在此基础上调整了模型隧似比 C=60，1 号线既有隧道管片模型宽为 25mm 的

【参考文献】