基于现场实测的盾构隧道施工引起的周围土体水平位移与扰动特性研究

发布时间：2020-09-07 20:12

　　随着城市的扩张和发展,土体资源日趋紧张,地下空间的开发和利用规模越来越大。大直径盾构隧道凭借其大空间、占地小等优点而逐渐被推广使用,而盾构直径越大,开挖面土质构成将越复杂,施工难度与对周围土体的扰动将越大。因此,针对大直径盾构隧道对周围土体的扰动开展研究很有必要。本文以广州地铁四号线南延段大直径泥水盾构隧道工程为背景,基于近距离、高密度的现场试验,围绕盾构隧道施工引起的周围土体水平位移和扰动特性开展研究。具体工作及主要成果如下:(1)针对关于现有盾构施工实测研究方面的不足,制定了包含近距离、高密度的深层土体水平位移现场试验方案;并通过现场试验得到了复合地层大直径盾构施工全过程的深层土体水平及竖向位移变化特征。(2)通过在隧道施工引起的周围土体变形监测研究中首次引入增量分析方法和时空转换概念,结合现场实测数据,研究得到了盾体通过和盾尾脱出阶段隧道周围土体横向和轴向水平位移及扰动规律。在此基础上,提出了增量最大值点分析方法,分析得出盾构施工对周围土体的横向水平扰动在盾尾处沿纵断面呈现V形条带状分布;并通过提取他人实测数据进一步对比验证了该规律的合理性。(3)基于现场实测的土体竖向位移、横向水平位移、孔隙水压力和盾尾注浆参数,总结并提出了盾构施工引起周围土体的四种变形模式,讨论了不同模式之间的转变现象。同时,进一步针对其中的侧向抬升模式展开了原因分析,发现盾尾注浆参数(注浆压力和注浆量)是主要原因,并提出做好施工期隧道两侧地表沉降监测和优化盾尾注浆控制等建议措施。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U455.43
【部分图文】：

照片,仪器,照片,实测分析

第二章现场试验方案及水平位移实测分析27 6/13 08:10-09:15 开始 707 环掘进 30.228 6/13 14:00-15:11 开始 709 环掘进 34.429 6/13 19:05-20:14 开始 710 环掘进 36.430 6/14 08:33-09:47 开始 711 环掘进 38.431 6/14 17:20-18:36 开始 713 环掘进 42.332 6/15 08:50-09:58 开始 716 环掘进 48.333 6/15 15:05-16:14 开始 718 环掘进 52.32.4.3 测试仪器及设备土体分层沉降采用两种方法测试：沉降磁环和沉降板方法。各仪器照片见图 2-16。

照片,仪器,照片,振弦式

c) JTM-V2000 型振弦式土压力盒 d) JTM-V3000 振弦式孔隙水压力计图 2-17 仪器照片 22.5 水平位移实测数据及初步分析大直径泥水盾构掘进对周围土体的扰动影响较大，为可靠直观地获取盾构掘进时隧道周围土体地扰动情况，现场试验中针对土体水平位移的实测包括与隧道掘进方向垂直（以下称横向）和与隧道掘进方向平行（以下称轴向）两个方向，从而达到真实反映盾构掘进对周围土体水平扰动空间分布的目的。

分布图,增量,水平位移,轴向

-35 -30 -25 -20 -15 10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 4005101520253035刀盘距监测断面距离(m)深度(m)刀盘到达盾尾到达隧道顶隧道底隧道轴线0 10增量比例尺/mm图 3-40 C 断面 CX10 轴向水平位移增量分布图盾构掘进方向

【参考文献】