广州南沙深厚软基段盾构隧道长期沉降计算

发布时间：2021-03-05 19:56

　　为解决盾构隧道沉降预测现有计算方法考虑因素单一、以短期预测为主等问题,提出在软土固结和流变共同作用下的隧道沉降简化计算方法,并通过实际工程案例进行验证。首先,利用Merchant流变模型和太沙基-伦杜立克二维固结理论构建固结-流变耦合模型,该模型将盾构隧道的长期沉降分为2部分:超静孔隙水压力消散引起的主固结沉降和土体流变引起的次固结沉降;然后,考虑地表荷载、土层性质、结构自重以及列车荷载等因素对沉降计算的影响,求解出隧道长期沉降解析式;最后,选取新建盾构隧道3个典型断面,利用该解析方法对隧道的长期沉降进行预测,并对超静孔隙水压力消散时间、沉降速率及最终沉降量进行对比分析。结果表明:1)运营初期,隧道周围土体超孔隙水压力的消散速度较快,尤其是在最初的2年内最为明显;随着时间的推移,各断面的消散速度逐渐趋于稳定。2)盾构隧道的长期沉降与下卧土层的性质有关;下卧土层厚度越大,性质越差,所产生的沉降量越大;断面1、2、3最终沉降预测值分别为146.8 mm、97.6 mm和46.1 mm。 

【文章来源】：隧道建设(中英文). 2020,40(S1)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

超静孔隙水压力消散图

图5为隧道长期沉降图,表5列的是各断面不同时刻所对应的沉降速率。从图表中可以看出,断面1的长期沉降持续时长较断面2、3更长且沉降量更大。当t=30时,其累积沉降量达145mm,对应的沉降速率为0.0018mm/d。这是由于断面1全部位于淤泥层,且隧道底部淤泥层较厚,导致隧道沉降收敛较慢。但是由于超孔隙水压力在5年左右基本稳定,说明此时的主固结沉降基本完成,后期随着时间的推移,沉降受蠕变影响较大。反观断面2和断面3,隧道沉降收敛速度较快,且受蠕变影响较小。当t=5时,隧道累积沉降基本稳定,对应的沉降量分别为98mm和46.1mm。4 结论与讨论

Merchant流变模型[15]

【参考文献】：
期刊论文
[1]软土地层盾构隧道长期沉降离心试验研究[J]. 朱建峰,宫全美.  现代隧道技术. 2019(04)
[2]基于衬砌长期渗漏水影响的隧道施工扰动诱发超孔隙水压消散及地层固结沉降解[J]. 张治国,黄茂松,杨轩.  岩土力学. 2019(08)
[3]上海软土地铁隧道沉降及横向收敛变形的原因分析及典型特征[J]. 闫静雅,王如路.  自然灾害学报. 2018(04)
[4]注浆作用下渗漏水对隧道和地层沉降影响[J]. 张冬梅,冉龙洲,闫静雅.  同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
[5]泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道长期沉降的研究[J]. 王志良,瞿嘉安,申林方,徐则民,丁祖德.  岩土工程学报. 2017(08)
[6]列车荷载作用下渗漏隧道的长期非线性固结[J]. 曹奕,蒋军,谢康和,陈炜昀.  哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[7]软土地层盾构隧道长期沉降规律及预测研究[J]. 杨兵明.  铁道工程学报. 2015(11)
[8]软土地区地铁隧道不均匀沉降特征及分区控制[J]. 狄宏规,周顺华,宫全美,王培鑫,肖军华.  岩土工程学报. 2015(S2)
[9]软土盾构隧道渗流引起的地层和隧道沉降[J]. 张冬梅,刘印,黄宏伟.  同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[10]盾构隧道施工引起的土体初始超孔隙水压力分布研究[J]. 魏新江,陈伟军,魏纲,洪杰.  岩土力学. 2012(07)

硕士论文
[1]衬砌局部渗漏条件下软土盾构隧道的长期性态研究[D]. 包鹤立.同济大学 2008



本文编号：3065773