乌鲁木齐地铁八王区间盾构隧道施工对地表沉降的影响研究

发布时间：2020-11-19 06:53

　　 以乌鲁木齐地铁1号线八楼站-王家梁站区间盾构隧道为工程背景,结合隧道地表沉降的机理,采用事故树、灰色理论、Peck理论公式和数值模拟分析方法,得出了地铁八王区间隧道在盾构施工过程中地表沉降的规律、关键预测参数以及风险控制措施。本文主要的研究内容和结论如下:(1)采用WBS分解树分析了地铁八王区间的风险及风险源,用事故树分析了该区间土压平衡式盾构机施工引起的地表沉降风险,分析得出地铁八王区间的风险源以盾构近接或下穿城市道路、附近有大量高层建(构)筑物以及管线工程为主,否对盾构施工引起的地表沉降进行监控量测对事故的发生有影响较大,由此可以通过监控量测方法来控制地表沉降风险。(2)结合Peck公式和实际监测数据拟合了地表横向沉降曲线,得出横向地表沉降槽曲线符合高斯分布的规律,给出了地表沉降槽宽度系数和地层损失率的建议取值;GM(1,1)模型能够较好地应用于预测地铁隧道单个地表沉降测点的发展趋势,建议在盾构施工过程中,做好地表沉降监测和超前预测工作,把监测、预测结果作为及时调整盾构施工技术参数和降低地表沉降的依据。(3)通过数值模拟盾构隧道施工阶段,拱顶出现最大沉降,仰拱产生最大隆起,随着开挖进度加大,隧道周边岩土体不断扰动,岩土体变形逐渐增加,当隧道贯穿时,竖向位移达到最大。双洞隧道比单洞隧道的沉降槽宽度和深度均增加,但不能有单洞隧道叠加来计算双洞隧道沉降。隧道垂直方向位移曲线成比较光滑的“波浪”形,双线隧道两边波峰和波谷数值都比单洞隧道大。隧道轴线方向变形比其他方向复杂,形状近似波动较大的“凹槽”形,双向隧道应注意纵向安全间距。建议在做好监测工作的同时,应充分做好施工组织管理,坚持安全与风险管理及时性,强化动态管理。
【学位单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U455.43
【部分图文】：

向和纵向分布、以及不同深度的围岩竖向位移变化规律。(3) 实测分析法张庆贺等[14]对盾构推进引起土体扰动进行了理论分析，提出了盾构推进的土体扰动理论，并通过现场监测和静力触探试验对土体扰动理论进行验证。研究发现盾构推进时前方土体可分为 4 个区，受扰动范围为虚线区域，如图 1-2，区域①土体应力状态均未发生改变；由于盾构机推力作用区域②和④产生很大的挤压变形，he和ve均有增加；区域④只有 变化；区域③受刀盘搅拌影响受力比较复杂，如支撑不及时，开挖面应力松弛，水平应力减小，反之应力增加。当开挖面没有及时施加足够的支撑力时，土体扰动区对应的应力状态如图 1-3.并且扰动后土体本构关系、物理力学参数发生很大的变化：正前方土体压缩模量越靠近盾构机呈增长趋势，盾构机两侧土体压缩模量增加不明显。横向地表沉降槽的范围在隧道轴线两边约 D / 2 H内，纵向地表沉降槽的范围约在盾构机前2. 5D H,盾构机后 7. 5D H，之后逐步趋于稳定。

向和纵向分布、以及不同深度的围岩竖向位移变化规律。(3) 实测分析法张庆贺等[14]对盾构推进引起土体扰动进行了理论分析，提出了盾构推进的土体扰动理论，并通过现场监测和静力触探试验对土体扰动理论进行验证。研究发现盾构推进时前方土体可分为 4 个区，受扰动范围为虚线区域，如图 1-2，区域①土体应力状态均未发生改变；由于盾构机推力作用区域②和④产生很大的挤压变形，he和ve均有增加；区域④只有 变化；区域③受刀盘搅拌影响受力比较复杂，如支撑不及时，开挖面应力松弛，水平应力减小，反之应力增加。当开挖面没有及时施加足够的支撑力时，土体扰动区对应的应力状态如图 1-3.并且扰动后土体本构关系、物理力学参数发生很大的变化：正前方土体压缩模量越靠近盾构机呈增长趋势，盾构机两侧土体压缩模量增加不明显。横向地表沉降槽的范围在隧道轴线两边约 D / 2 H内，纵向地表沉降槽的范围约在盾构机前2. 5D H,盾构机后 7. 5D H，之后逐步趋于稳定。

图 1-4 单元开挖示意图 图 1-5 任意断面开挖示意图根据边界条件解方程得地层横向、纵向、竖直变形eXU，eYU，eW，并对其开挖断面上积分，如图 1-5 所示,得到盾构法隧道施工引起的纵向地层移动和形预计公式。工程实例分析表明,该方法效果良好。Sagareta[20-22]提出了镜像方法，假设土体不排水固结，为弹性半无限体，镜像方法应用于计算土体损失造成的地层变形。具体分析过程如下:① 假设地下某空隙，空隙在地面将产生正应力0 和剪应力0 ，忽略地面在，把实际的半无限体中的空隙问题看做无限体中的空隙问题；② 假设空隙关于地面的镜像位置有一与空隙大小相等的体积膨胀，则体膨胀在地面产生的正应力为-0 ，切应力为 ；③ 对地面施加-2 ，使得假定情况与实际自由边界条件相符。则以上 3产生的位移与应力之和即为实际问题的 位移与附加应力解答。如图 6 所示，于无限体内半径为a 的空隙，根据体积不变假定，距其r 处的任意一点位移为2
【参考文献】

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本文编号：2889854