边界效应对盾构隧道施工扰动下产生地表沉降的影响分析

发布时间：2020-10-26 02:05

　　 盾构隧道施工不可避免地会对周围土体产生扰动,引起地层移动和变形,进而造成地面建筑物或者管线的变形破坏,影响公共设施的正常使用。因此,能够准确预测盾构隧道开挖引起的地表位移尤为重要。而在众多预测地表位移的方法中,如何选取内、外边界条件直接影响着预测地表位移的精度。本文结合预测地表位移的经验公式方法和理论解析方法,研究分析了内、外边界条件对盾构隧道施工扰动下产生地表位移的影响,并基于清华园隧道工程实例,对实测地表沉降数据进行了拟合分析。得到主要成果如下:(1)总结分析了国内外盾构隧道开挖引起地表位移的经典预测公式。主要将经验公式按照h φ、R、K的相关程度进行分类,将理论解析公式按照内、外边界相关程度进行分类,并提出了这些经典预测公式的适用性和特点。(2)研究分析了外边界条件对盾构隧道开挖引起地表位移的影响。主要结合解析方法和数值模拟方法,分别给出了底边界取值范围、底边界为硬质层、水平边界取值范围对地表位移的影响效果;分析比较了均质层底边界和硬质层底边界对地表沉降影响的不同;提出了底边界取值范围和水平边界取值范围的关系,建立了相应的关系公式。(3)研究分析了内边界条件对盾构隧道开挖引起地表位移的影响。主要依托地层损失理论,分析比较了不同沉降槽宽度系数计算方法和不同地层损失率计算方法,提出了各方法的适用性;建立了均匀径向位移,椭圆化变形及竖向位移三种隧道内边界基本变形模式,给出了隧道边界位移表达式,研究了不同变形模式下隧道内边界的变形状态;建立了基于三种变形模式的地表位移解析解,分析了三种变形模式对地表沉降槽分布的影响;提出了隧道边界变形新模式,并应用到实际工程中,取得较好效果;分析评价了仅考虑均匀径向位移和考虑非均匀径向位移的各种解析方法预测地表沉降的效果;提出了 Bobet解析法底边界合理取值范围及椭圆化变形系数获取方法。(4)依托清华园隧道工程实例,整理分析了 2、3盾构区间共15个监测断面的地表沉降实测数据,采用高斯拟合得到了该工程地表沉降槽宽度系数的分布规律;提出了采用一元线性回归方法对Peck经验公式进行修正的可行性,建立了针对本工程的Peck修正公式,确定了修正公式中相关参数的合理取值范围。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U455.43;P642.26
【部分图文】：

盾构隧道施工对地面变形的影响??盾构掘进过程中对周围土体产生扰动，表现为地表纵向和横向变形。盾程中产生的地表位移主要包括盾构到达前初始沉降、盾构到达时沉降、时沉降、盾尾通过后瞬时沉降和后期固结沉降等五个阶段［３３］，地表变形图１－２所示。??第三阶段?第二阶段??第五阶段第四阶段．第一阶段?Ｊ??固绍沉ｈ?ｋ开挖面前方变形??———一尾空隙沉降￣?—盾构通过时沉降??

４５°＼Ｘ??＾?１?ｆ??图１－１盾构施工的影响范围划分图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｒｅｇｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｅｌｄ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ??１．１．４盾构隧道施工对地面变形的影响??盾构掘进过程中对周围土体产生扰动，表现为地表纵向和横向变形。盾构掘??进过程中产生的地表位移主要包括盾构到达前初始沉降、盾构到达时沉降、盾构??通过时沉降、盾尾通过后瞬时沉降和后期固结沉降等五个阶段［３３］，地表变形各阶??段如图１－２所示。??第三阶段?第二阶段??第五阶段第四阶段．第一阶段?Ｊ??固绍沉ｈ?ｋ开挖面前方变形???———一尾空隙沉降￣?—盾构通过时沉降??麵?盾构机??图１－２盾构推进产生地表变形的各阶段图示??、?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｉｖｅ?ｓｔａｇｅｓ?ｏｆ?ｇｒｏｕｎｄ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ??（ｉ）盾构到达前地表初始变形。在盾构机开挖面前方，孔隙水压力会发生变化，??使地面略有隆起。此阶段的地表变形较小，通常小于总变形量的５％。??５??

图I-3技术路线图
【参考文献】

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本文编号：2856325