合肥地铁盾构法施工引起地表沉降的分析与数值模拟

发布时间：2020-08-04 14:12

【摘要】：盾构法作为一种重要的施工方法在地铁建设中得到了广泛的应用,但在施工过程中不可避免的会引起地表沉降,过大的地表沉降将会影响盾构施工和周围建筑物、管线的安全,因此对盾构施工引起的地表沉降的研究十分重要。本文介绍了国内外学者对盾构施工引起地表沉降的研究现状以及盾构施工引起土体扰动和地表沉降的原理,再以合肥地铁2号线东一环站至铜陵路站盾构区间为背景,通过分析施工现场的监测数据和使用MIDAS/GTS软件进行数值模拟等手段对土压平衡盾构施工引起的地表沉降进行了研究。首先对现场的监测数据进行归纳,再运用有限元软件MIDAS/GTS以实际工程为背景建立三维模型,在三维模型中将一些与施工紧密关联但又不易量化的变量如盾尾空隙的大小、注浆充填程度、隧道壁面土体受扰动的程度和范围等概括为均质、等厚的等代层。既能较真实地反映这些不易量化因素对地表位移的综合影响,又能反映真实的开挖情况同时达到简化计算模型的目的。在数值模拟过程中不断改变单元材料属性的功能及应力释放的方式实现模拟盾构开挖、盾尾注浆、衬砌管片支护过程。再严格按照施工阶段顺序展开计算得到盾构施工引起的地表沉降曲线,结合工程的水文地质条件分析了东一环站至铜陵路站盾构区间地表沉降的一般规律。通过改变三维模型的参数分别模拟不同隧道埋深、不同注浆强度、不同掘进力的盾构施工过程,得到不同开挖方案的地表沉降曲线,通过对比同组沉降曲线的变化特征进而得到隧道埋深、注浆强度、掘进力对地表沉降的影响规律。最后利用盾构施工引起地表沉降的规律对地铁建设工程提出控制地表沉降的有效措施。
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43;P642.26
【图文】：

筑大学硕士学位论文 第一章 绪论降量进行判断[8]。Martos(1958)[9]通过分析巷道开挖的大量监测数据，提出了地表沉降槽这一969 年 R.B.Peck[10]在假定盾构施工过程中不排水，土层损失是由土体移动产生上方的地层损失均匀分布且地层损失量等于沉降槽的体积的基础上提出地表沉降槽曲线符合正态分布曲线，如图 1-1 所示。

总结出地层移动的基本变形规律如图2-1 所示。隧道纵向地层的移动大致可分为 3 个阶段[38]：盾构前部变形阶段、盾构施工沉降阶段、土体固结沉降阶段。盾构施工在不同阶段表现出不同的变形特征。图 2-1 盾构施工地表沉降的一般规律示意图在盾构机向前掘进时刀盘前方的土体会受到土舱压力的作用，当盾构机提供的支护力大于土体释放应力时会产生沿盾构前进方向移动的趋势，造成开挖面前方地表微微隆起。当盾构机提供的支护力小于土体释放应力时会产生沿盾构前进方向相反的趋势，造成开挖面前方地表沉降。随着开挖面的推进在盾构机到达时周围土体会因为盾构机

安徽建筑大学硕士学位论文 第二章 盾构施工引起的土体扰动及地表沉降理论分外壳的挤压向外侧移动，在盾构机通过后会产生建筑空隙，隧道周围土体会向径向侧移动引起周围地表的沉降。在盾构机通过后土体会继续沉降，此阶段产生的沉降要是固结沉降。固结沉降可以分为主固结沉降和次固结沉降。主固结沉降主要是施对土体的扰动导致土颗粒间的空隙水压的消散而引起的沉降，次固结主要是土体蠕引起的。在分析地表沉降时，通常会以最大沉降量、沉降范围、沉降速率、沉降持的时间作为重点。2.1.2 地层移动的空间效应在盾构施工中，随着开挖面的向前推进地层移动的范围在空间上也随之变化时地表沉降槽的影响范围也随之增大，表现出明显的空间效应。地层的空间移动状如图 2-2 所示，具有下列空间特性：

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 薄志义;王坡;张楠;;盾构机轴线方位角解算原理研究[J];北京测绘;2006年03期

2 王立奇;;盾构隧道工法浅谈[J];科技创业月刊;2007年09期

3 冯强;薛玉庭;;盾构过程中的常见问题及其控制方法[J];科技风;2008年17期

4 马金伟;;西安盾构法施工引起的地面沉降有限元分析[J];科技资讯;2009年22期

5 李宗艺;;浅谈各类盾构机的现状和未来[J];河南科技;2013年17期

6 俞凯;;浅谈盾构机的发展史及其在我国的发展状况[J];科协论坛(下半月);2007年06期

7 杨开艮;;地铁盾构法施工引起地表沉降问题研究[J];科技风;2011年03期

8 余勇利;罗晓娟;王永军;;北京地区隧道盾构法施工中地表沉降影响因素分析[J];地质灾害与环境保护;2012年01期

9 杨凯文;;激光法盾构自动导向系统的研究与实现[J];现代测绘;2013年05期

10 黄荣;;盾构机穿越建(构)筑物施工探讨[J];广东科技;2014年06期

相关会议论文 前10条

1 孙海霞;赵文;王钊宇;于建军;;地铁盾构法施工对地表变形的影响分析[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年

2 陈馈;孙谋;;重庆过江隧洞盾构法施工泥水处理技术[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年

3 洪开荣;;我国盾构隧道发展中的几个问题[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集（下册）[C];2004年

4 洪开荣;;我国盾构隧道发展中的几个问题[A];城市地下空间开发与地下工程施工技术高层论坛论文集[C];2004年

5 卿伟宸;廖红建;钱春宇;;盾构法施工影响地面最大沉降的若干因素分析[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

6 桥本正;管茜檬;朱合华;马险峰;;大口径长距离盾构机风险评估事例[A];同济大学校庆论坛——“工程风险管理与保险论坛”暨“中国土木工程学会院士论坛”资料汇编[C];2007年

7 沈建奇;金先龙;丁峻宏;李根国;王吉云;;盾构法施工三维并行数值模拟方法研究[A];首届工程设计高性能计算（HPC）技术应用论坛论文集[C];2007年

8 王暖堂;;城市地铁盾构法施工中的测量技术[A];第四届中国岩石锚固与注浆学术会议论文集[C];2007年

9 孔思丽;王建国;T.Nogami;;都市高密集建筑环境中双隧道盾构法施工引起的地面沉降分析[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集（下册）[C];2003年

10 董伟东;;盾构机激光导向系统原理研究[A];中国测绘学会第八次全国会员代表大会暨2005年综合性学术年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报记者 乔地 通讯员 申阳;开辟盾构数字化智能化新征程[N];科技日报;2014年

2 肖华;盾构“神器”助力新兴市场[N];中华建筑报;2014年

3 本报记者 陈克然;盾构市场“发烧” 科学施工不容忽视[N];中国建设报;2009年

4 本报记者 尤云;盾构企业追逐“英雄”时代[N];中华建筑报;2003年

5 本报记者 赵洪亮;盾构施工如何“创新 安全 突破”[N];中国水利报;2009年

6 本报记者 付毅飞;国产盾构加速地铁建设[N];科技日报;2005年

7 本报记者 王小润;黄昌富:勇往直前的“盾构机”[N];光明日报;2011年

8 成海忠;钟儒华;走在地铁施工前沿[N];中国铁道建筑报;2003年

9 本报记者 汤璇;领先国内的盾构“地中对接 洞内解体”法[N];广东建设报;2006年

10 特约记者 谢建蒲 通讯员 杨延安;盾构直指长江北岸[N];中国交通报;2004年

相关博士学位论文 前10条

1 杨春山;盾构隧道先隧后井施工对隧道变形的影响及对策研究[D];华南理工大学;2015年

2 余莉;苏州软土地层小净距隧道盾构施工交互影响机理研究[D];中国地质大学;2015年

3 梁荣柱;软土盾构隧道掘进环境效应及其邻近开挖响应研究[D];浙江大学;2016年

4 孙海霞;砂性地层盾构法施工对地表沉降的影响研究[D];东北大学;2013年

5 胡国良;盾构模拟试验平台电液控制系统关键技术研究[D];浙江大学;2006年

6 马可栓;盾构施工引起地基移动与近邻建筑保护研究[D];华中科技大学;2008年

7 贾勇;盾构施工地层变形实测与三维数值模拟及参数分析[D];天津大学;2010年

8 徐前卫;盾构施工参数的地层适应性模型试验及其理论研究[D];同济大学;2006年

9 陈慧;基于无衍射光的盾构位姿测量系统的理论与技术研究[D];华中科技大学;2011年

10 胡祥涛;土—盾构相互作用研究及推进载荷规划[D];华中科技大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 梁霄;盾构超近距离下穿既有地铁盾构区间工程监测实例研究[D];中国地质大学(北京);2015年

2 韩金容;卵石地层盾构隧道近接铁路桥桩基施工安全控制技术研究[D];西南交通大学;2014年

3 赵晋;盾构隧道管片位移因素分析及控制措施研究[D];西南交通大学;2015年

4 高照;富水砂砾地层盾构施工地表沉降变形控制参数优化研究[D];西南交通大学;2015年

5 郭孝坤;郑州地铁盾构下穿施工对既有建筑桩基承载力的影响研究[D];郑州大学;2015年

6 张涛;暗挖隧道施工对路桥构筑物的影响效应分析[D];大连海事大学;2016年

7 张健;地铁盾构区间下穿城际铁路桥梁结构及轨道变形分析和控制措施研究[D];北京交通大学;2015年

8 刘少楠;郑州地铁5号线盾构施工对地表民用建筑沉降影响研究[D];河南工业大学;2016年

9 刘浩然;郑州地铁一号线盾构施工对周边环境的影响研究[D];河南工业大学;2016年

10 朱坤;滨海区粉质粘土地层盾构侧穿单桩模型试验研究[D];北京交通大学;2016年

本文编号：2780658