地铁盾构法施工引起的地表沉降分析研究

摘要

城乡一体化进程的逐步加快导致各大城市人口激增，城市交通面临严峻挑战。为解决城市的交通压力，地铁建设势在必行。盾构法以其施工安全、操作便捷等优势，得到全面的推广与应用。但此法施工会引发地层损失，严重时，则会造成地表塌陷、管线破裂、墙体裂缝等不良现象，影响周围环境。
　　本文以西安地铁A站到B站区间隧道盾构施工为背景，对盾构掘进引发的地表沉降进行了分析。首先总结已有研究成果，对现场地表沉降观测数据进行梳理;然后利用有限元软件MIDAS/GTS模拟盾构掘进施工工艺，得出隧道开挖完成后的沉降数据，并结合现场地质条件、设计情况及施工参数等分析隧道盾构法施工引起地表沉降的一般规律和影响沉降值大小的因素。通过优化施工参数以及施工方案，提出控制地表沉降的有效措施。
　　论文研究得出:
　　(1)隧道上方覆土厚度对地表沉降有明显的影响，沉降量随着覆土厚度的增大而减小。在相同的覆土厚度下，埋深越大，地层的横向最大沉降量越大。
　　(2)纵向地表沉降受掘进压力的影响较大，沉降量随着掘进压力的增大而减小。
　　(3)采用等代层来模拟盾尾注浆时，等代层的弹性模量取值对地表沉降影响较小，而等代层的厚度对地表沉降有显著影响。
　　(4)双线隧道施工时，不同的开挖方式所引起的地表沉降量相差甚微。先左线、后右线的开挖方式由于沉降叠加效果，使得两隧道中心沉降量不等。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 研究现状

1．3．1 经验公式法

1．3．2 解析法

1．3．3 数值模拟法

1．3．4 模型试验法

1．4 研究内容

第2章 盾构施工引起地表沉降的理论分析

2．1 盾构机分部功能介绍

2．1．1 系统简介

2．1．2 盾构掘进模式分析

2．2 土体扰动的理论分析

2．2．1 地层损失

2．2．2 孔隙水压力的变化

2．2．3 初始应力状态的变化

2．3 盾构法引起地层沉降的特征分析

2．3．1 地层沉降的时间效应

2．3．2 地层沉降的空间效应

2．4 盾构法引起地层移动的影响因素

2．5 本章小结

第3章 西安地铁区间隧道盾构施工数值模拟

3．1 工程概况

3．1．1 工程地质条件

3．1．2 水文地质条件

3．1．3 场地地震效应

3．1．4 不良地质评价

3．2 现场地表沉降的监控测量

3．2．1 监测目的及意义

3．2．2 测点布设

3．2．3 监测精度与频率

3．3 MIDAS／GTS简介

3．4 数值模拟

3．4．1 基本假定

3．4．2 模型计算边界及网格划分

3．4．3 模型材料属性

3．4．4 数值模拟过程

3．5 计算结果分析

3．5．1 隧道应力及位移云图

3．5．2 实测数据和模拟数据对比分析

3．6 本章小结

第4章 地表沉降因素敏感性分析

4．1 不同覆土厚度条件下盾构法对地表沉降的影响

4．2 不同掘进压力条件下盾构法对地表沉降的影响

4．3 不同注浆条件下盾构法对地表沉降的影响

4．4 双线隧道不同开挖方式对地表沉降的影响

4．5 本章小结

第5章 工程中的地表沉降控制措施

5．1 盾构掘进模式的选择

5．2 盾构刀盘的处理

5．3 优化施工参数

5．3．1 合理设置土压力值，保证开挖面稳定

5．3．2 同步注浆

5．3．3 二次注浆

5．4 特殊情况下的沉降控制具体措施

5．4．1 盾构侧穿丽源建筑物

5．4．2 盾构下穿A河

5．4．3 盾构穿越上软下硬地层

5．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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