【博士】地鐵隧道盾構施工誘發(fā)地層移動機理分析與控制研究【2008】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：巖土工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西安理工大學　　學位年度： 2008年　　針對國內(nèi)外地鐵區(qū)間隧道盾構法施工誘發(fā)地層移動研究的現(xiàn)狀和存在的問題，詳細分析了地鐵隧道盾構施工誘發(fā)地層移動的影響因素以及已有盾構施工數(shù)值模擬方法的不足，進而系統(tǒng)研究了地鐵隧道盾構施工誘發(fā)地層移動的變形規(guī)律及其內(nèi)在機理，為地鐵工程施工引起的工程環(huán)境問題的處治提供科學依據(jù)。論文主要完成了以下幾方面的工作：　　1．分析總結(jié)了地鐵隧道盾構施工誘發(fā)地層移動的機理。地鐵區(qū)間隧道盾構施工誘發(fā)地層移動的機理是由地層初始應力狀態(tài)的改變、施工擾動引起洞周土體的固結(jié)和次固結(jié)變形組成。盾構施工引起的地層損失和盾構隧道周圍受擾動或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)，是地層移動的基本原因，根源是施工引起的地層損失。論文分析論證了以盾構為中心的地層移動的三維擴散分布形態(tài)與規(guī)律?！　?．通過分析盾構施工誘發(fā)地層移動之機理，提出了反映其主要影響因素的盾構施工三維數(shù)值模擬方法：對盾構施工誘發(fā)的地層移動和地表位移情況、近距離雙孔區(qū)間隧道的地層移動規(guī)律進行了系統(tǒng)的分析研究；探討了地鐵隧道盾構施工誘發(fā)地層移動的特點和量化規(guī)律。盾構外徑、地層性質(zhì)(尤其是土的內(nèi)摩擦角、側(cè)壓力系數(shù))和注漿壓力等對地層移動及地面沉降的影響最大、最為敏感，是最主要的影響因素；覆土厚度、土體的粘聚力、盾尾空隙注漿填充率等對地層移動及地面沉降的影響比較大，是主要的影響因素；其他因素則為次要的影響因素?！　?．針對數(shù)值模擬試驗系統(tǒng)分析了地鐵隧道盾構施工誘發(fā)地層移動的各影響因素在非等地層損失率情況下的量化規(guī)律，提出了在非等地層損失率下能反映隧道直徑、覆土厚度及地層物理力學參數(shù)影響的地面最大沉降預測計算公式及預測地表以下任意深度的最大沉降、沉降槽寬度系數(shù)脯半理論公式，并驗證了它的正確性?！　?．針對經(jīng)典Peck公式在計算淺埋或超淺埋、雙孔地鐵隧道盾構施工誘發(fā)的地表變形、特別是地表以下一定深度的沉降槽時存在較大的誤差，本文在對經(jīng)典Peek公式作了3點修正假定的基礎上，通過建立一個將隧道開挖引起的地層損失集中在過隧道中心的直線上的簡化計算模型，引入無量綱參數(shù)B來反應不同的隧道相對埋深和斷面形狀對地表沉降槽曲線的影響，采用累計概率函數(shù)推導出預測地鐵隧道開挖誘發(fā)地表變形的二維和三維修正Peck公式，并通過兩個工程實例驗證了該修正Peek公式的正確性。　　

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