EPB盾构法隧道施工引起的地表沉降分析与数值模拟

论文摘要

采用盾构法修建城市地铁隧道时，如何预测和控制因开挖造成的地表沉降，是施工所面临的一个重要问题。本文结合南京地铁盾构法隧道工程实例，通过现场测试与试验、理论研究和数值模拟计算，对隧道施工引起的地表沉降及地层位移进行了深入的研究，主要进行了以下工作：（1）研究了土压平衡盾构法隧道施工产生的几何效应和力学效应，探讨了地表沉降的机理。（2）根据施工监控量测数据，结合隧道埋深、地层条件、掘进参数设置等因素，对南京地铁一号线玄武门站～许府巷站及许府巷站～南京站区间，土压平衡盾构法隧道施工引起的土体变形特性进行了分析，研究了地表沉降过程及其分布规律。（3）结合施工监控量测数据，对影响地表沉降的主要因素：土舱压力设置、注浆参数设置和出渣的控制进行了分析，并讨论了由于施工参数设置不当引起的事故实例，总结了一些经验。（4）采用FLAC3D程序，使用Drucker-Prager弹塑性屈服准则，对许府巷站～南京站区间盾构法隧道施工开挖全过程严格按照施工工序进行了三维数值模拟，考虑了隧道埋深、地下水位、盾构机械、地层损失、土舱压力、注浆压力等因素对地表沉降的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 文献综述与研究现状
• 1.2.1 经验公式法（Peck 公式法）
• 1.2.2 解析法
• 1.2.3 理论分析法
• 1.2.4 地层位移的模型试验研究
• 1.2.5 数值分析
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 盾构施工引起的地表沉降机理研究
• 2.1 盾构施工原理
• 2.2 盾构施工引起的地表沉降机理
• 2.2.1 盾构施工的几何效应
• 2.2.2 盾构施工的力学效应
• 2.2.3 盾构掘进引起的地表沉降历程
• 第三章 南京地铁盾构法隧道施工监测结果及分析
• 3.1 工程概况
• 3.2 主要监测项目及测点布设
• 3.2.1 主要监测项目
• 3.2.2 测点布设
• 3.3 监测结果及分析
• 3.3.1 地表沉降监测结果及分析
• 3.3.2 地下水位及土体水平位移监测结果及分析
• 3.3.3 隧道管片沉降或隆起、净空水平收敛监测结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 盾构施工引起的地表沉降的影响因素分析
• 4.1 概述
• 4.2 土舱压力的设置
• 4.3 同步注浆的效果
• 4.4 出渣的控制
• 4.5 本章小结
• 第五章 盾构法隧道开挖三维数值模拟
• 5.1 前言
• 5.2 FLAC基本原理
• 5.2.1 差分方程
• 5.2.2 运动和位移计算
• 5.2.3 应力应变的求解
• 5.2.4 失衡力的求解
• 5.3 Drucker-Prager 屈服准则
• 5.4 南京地铁盾构法隧道施工三维数值模拟
• 5.4.1 计算模型及边界条件
• 5.4.2 岩土体物理力学参数及初始应力场
• 5.4.3 隧道开挖模拟方法
• 5.4.4 隧道开挖变形
• 5.4.5 开挖应力场
• 5.4.6 开挖塑性区
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 下一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况及科研情况