盾构隧道工后地表固结沉降研究

论文摘要

隧道工后长期沉降分为隧道施工沉降以及工后固结沉降两部分,是目前困扰学者的一大难题。对于盾构隧道周围土体变形研究,则具体从经验法、解析法和数值法等对盾构隧道施工、盾构隧道工后两部分进行归纳,着重指出了工后沉降研究的不足之处,提出了目前该领域需要重点研究的课题和一些新的研究思路。对现有盾构施工引起超孔隙水压力的若干监测实例进行了分析,得到超孔隙水压力产生与消散规律。指出了目前超孔隙水压力监测存在的缺陷。同时对实测超孔隙水压力消散稳定时间较短、超孔隙水压力何时达到峰值、影响范围内任一点的超孔隙水压力是如何分布等问题进行了探讨。运用应力释放和应力传递理论,推导了影响范围内任一点土体的初始超孔隙水压力计算公式。分析表明：随着离隧道中心的径向距离增加,土体各点的初始超孔隙水压力呈凹曲线衰减。研究了隧道埋深、盾构直径对土体初始超孔隙水压力的影响。当盾构直径减小或隧道埋深增大,均会使得与衬砌相邻,隧道底部土体初始超孔隙水压力与隧道中心水平线处土体初始超孔隙水压力的差异更加明显。将隧道工后固结沉降分为两部分,即由孔压消散引起的固结沉降以及由于隧道渗漏产生的固结沉降。隧道轴线上方地表处由于孔压消散而引起的固结沉降,不仅要考虑隧道顶部上-方土体,还应考虑隧道底部的土体孔压消散而引起的固结沉降。运用流体力学理论推导了由于裂隙存在而产生的恒定自由流,所导致的固结沉降。通过算例分析可知,该计算方法与实测值较符合,可以较好的预测盾构施工引起的土体工后沉降。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 盾构隧道周围土体变形研究现状
• 1.2.1 盾构隧道施工期土体沉降
• 1.2.2 盾构隧道工后土体沉降
• 1.3 有待研究的问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 本文的创新之处
• 2 实测资料分析与探讨
• 2.1 实测资料分析
• 2.1.1 监测实例1
• 2.1.2 监测实例2
• 2.1.3 监测实例3
• 2.1.4 监测实例4
• 2.1.5 监测实例5
• 2.1.6 监测实例6
• 2.1.7 监测实例7
• 2.1.8 监测实例8
• 2.1.9 监测实例9
• 2.1.10 监测实例10
• 2.2 得到相应的规律
• 2.3 对实测资料的探讨
• 2.3.1 三个概念的探讨
• 2.3.2 超孔压消散时间的探讨
• 2.3.3 达到峰值时间以及何时开始计算固结沉降探讨
• 2.3.4 初始超孔隙水压力分布模式的提出
• 2.4 本章小结
• 3 盾构施工引起土体初始超孔隙水压力研究
• 3.1 引言
• 3.2 土体初始超孔隙水压力的分布及计算
• 3.2.1 与衬砌相邻的周边土体初始超孔隙水压力计算
• 3.2.2 分布范围内任一土体初始超孔隙水压力确定
• 3.3 算例分析
• 3.4 不同埋深、盾构直径对初始超孔隙水压力影响研究
• 3.4.1 不同埋深的影响
• 3.4.2 不同盾构直径的影响
• 3.5 本章小结
• 4 盾构隧道工后固结沉降研究
• 4.1 隧道孔压消散而引起的固结沉降研究
• 4.2 隧道渗漏引起的固结沉降研究
• 4.3 隧道工后沉降固结度分析
• 4.4 算例验证分析
• 4.4.1 上海地铁2号线
• 4.4.2 上海地铁1号线测点P14
• 4.4.3 上海地铁1号线测点N12
• 4.5 本章小结
• 5 结论与研究建议
• 5.1 结论
• 5.2 研究建议
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果