【博士】地鐵隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)機(jī)理分析與控制研究【2008】

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　　學(xué)科專業(yè)：巖土工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西安理工大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　針對(duì)國(guó)內(nèi)外地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)法施工誘發(fā)地層移動(dòng)研究的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，詳細(xì)分析了地鐵隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)的影響因素以及已有盾構(gòu)施工數(shù)值模擬方法的不足，進(jìn)而系統(tǒng)研究了地鐵隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)的變形規(guī)律及其內(nèi)在機(jī)理，為地鐵工程施工引起的工程環(huán)境問(wèn)題的處治提供科學(xué)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(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)的機(jī)理。地鐵區(qū)間隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)的機(jī)理是由地層初始應(yīng)力狀態(tài)的改變、施工擾動(dòng)引起洞周土體的固結(jié)和次固結(jié)變形組成。盾構(gòu)施工引起的地層損失和盾構(gòu)隧道周圍受擾動(dòng)或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)，是地層移動(dòng)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(gòu)為中心的地層移動(dòng)的三維擴(kuò)散分布形態(tài)與規(guī)律?！　?．通過(guò)分析盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)之機(jī)理，提出了反映其主要影響因素的盾構(gòu)施工三維數(shù)值模擬方法：對(duì)盾構(gòu)施工誘發(fā)的地層移動(dòng)和地表位移情況、近距離雙孔區(qū)間隧道的地層移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究；探討了地鐵隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)的特點(diǎn)和量化規(guī)律。盾構(gòu)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(duì)地層移動(dòng)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(duì)地層移動(dòng)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(duì)數(shù)值模擬試驗(yàn)系統(tǒng)分析了地鐵隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動(dòng)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(xué)參數(shù)影響的地面最大沉降預(yù)測(cè)計(jì)算公式及預(yù)測(cè)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(yàn)證了它的正確性?！　?．針對(duì)經(jīng)典Peck公式在計(jì)算淺埋或超淺埋、雙孔地鐵隧道盾構(gòu)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(shí)存在較大的誤差，本文在對(duì)經(jīng)典Peek公式作了3點(diǎn)修正假定的基礎(chǔ)上，通過(guò)建立一個(gè)將隧道開(kāi)挖引起的地層損失集中在過(guò)隧道中心的直線上的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，引入無(wú)量綱參數(shù)B來(lái)反應(yīng)不同的隧道相對(duì)埋深和斷面形狀對(duì)地表沉降槽曲線的影響，采用累計(jì)概率函數(shù)推導(dǎo)出預(yù)測(cè)地鐵隧道開(kāi)挖誘發(fā)地表變形的二維和三維修正Peck公式，并通過(guò)兩個(gè)工程實(shí)例驗(yàn)證了該修正Peek公式的正確性?！　?

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