盾构推进对邻近浅基础影响及灾变控制研究

论文摘要

本文以南京地铁一号线南延线岔路口至南京南站区间工程为背景,通过现场跟踪监测,运用有限元软件对盾构法施工进行模拟研究,分别分析了各种工况条件下盾构掘进对周边地表和浅基础影响。主要研究成果如下：(1)通过现场实测数据可以看出,不同的复合地层对于浅基础影响差别很大,浅埋上软下硬地层中,盾构施工对浅基础较为敏感；浅埋硬塑状粉质粘土夹少量淤泥质粉质粘土地层中,对注浆反应程度相对较弱；在全断面淤泥质软土地层中掘进时,应尽量快速通过,减少对地表和浅基础扰动。(2)隧道埋深越深,反应到地表和浅基础沉降则是越小；反之隧道埋深越浅对地表和浅基础影响越大。地表和浅基础最大沉降随隧道埋深呈线性关系。在注浆浆液中掺加早凝剂,促使注浆层趁早达到强度,以减少对浅基础影响,还需要控制好注浆压力。盾构在复合地层中通过时,在全断面淤泥质粉质粘土中,地表和浅基础沉降量最小。隧道上方土层对地表和浅基础沉降影响较大,隧道以下下卧层对沉降影响较小。(3)分析了隧道开挖作用下常见的地表损害形式及浅基础破坏形式,结合现有控制标准,给出了地表沉降的控制基准,明确了隧道施工及监控量测的目标,为实际施工提供了决策和指导作用。还给出了隧道施工措施、地层加固、浅基础加固等保护措施,结合实际工程,提出了隧道施工的合理方案和补救措施。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景和意义
• 1.2 国内外应用与研究现状
• 1.2.1 盾构施工对周围地表影响研究
• 1.2.2 盾构施工对邻近建筑物影响研究
• 1.2.3 盾构施工对邻近桩基础影响研究
• 1.2.4 盾构施工对邻近浅基础影响研究
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文研究技术路线
• 2 隧道推进有限元模拟的相关理论
• 2.1 有限元模拟软件的选用
• 2.2 MIDAS/GTS软件简介
• 2.3 MIDAS/GTS程序优点
• 2.4 MIDAS/GTS程序基本原理
• 2.4.1 材料非线性（物理非线性）
• 2.4.2 几何非线性
• 2.4.3 弹塑性问题的本构方程
• 2.4.4 屈服准则
• 2.5 有限元法基本步骤
• 2.6 盾构法施工三维非线性有限元模拟方法
• 2.6.1 盾构法施工原理
• 2.6.2 盾构法主要技术环节
• 2.6.3 盾构推进影响浅基础主要因素
• 2.7 盾构法施工三维非线性有限元模型
• 2.7.1 材料性态的模拟
• 2.7.2 荷载的模拟
• 2.7.3 计算流程
• 2.8 本章小结
• 3 隧道推进实测数据分析
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 区间工程地质及水文地质条件概况
• 3.1.2 区间复合地层分布
• 3.1.3 盾构区间周围环境
• 3.2 盾构推进对周边环境影响
• 3.2.1 盾构推进对周边环境的实测与分析
• 3.3 盾构推进对环境影响的实测数据分析
• 3.3.1 沿轴线上方地表沉降规律
• 3.3.2 复合地层中地表沉降规律
• 3.3.3 隧道周边浅基础沉降规律
• 3.3.4 复合地层中浅基础沉降规律
• 3.4 本章小结
• 4 隧道推进对浅基础影响的数值模拟分析
• 4.1 盾构推进对地表影响的模拟
• 4.1.1 模型尺寸
• 4.1.2 土体参数
• 4.1.3 有限元模拟步骤
• 4.1.4 埋深对土体变形的影响分析
• 4.1.5 复合地层对地表的影响分析
• 4.2 盾构推进对浅基础影响的模拟
• 4.2.1 埋深对浅基础的影响分析
• 4.2.3 注浆层弹模对浅基础的影响分析
• 4.2.4 注浆压力与浅基础的影响分析
• 4.2.5 隧道与浅基础水平距离的影响分析
• 4.2.6 复合地层与浅基础的影响分析
• 4.3 本章小结
• 5 盾构法施工对浅基础灾变控制
• 5.1 灾变控制标准
• 5.2 盾构推进时地表移动和变形对浅基础危害
• 5.3 灾变控制措施
• 5.3.1 预防措施
• 5.3.2 施工控制措施
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract