基于静态量测数据的盾构法地铁隧道建设和运营安全评价研究

摘要

本文基于地铁隧道建设和运营中的静态量测数据，着重于研究软土中建造的盾构隧道的安全评价方法，对隧道当前所处的安全状态以及周围环境作出合理的评价。本文主要研究内容可概括为以下几个方面： 1)通过建立合理的初期监测数据处理方法，对于沉降监测已广泛使用的全站仪测量手段(也可称为非接触测量)，给出了明确的设站方法和误差原理。针对盾构隧道的纵向沉降监测数据跨度长、差异性大，对比各种曲线拟合方法，探讨了采用B-样条函数的可行性，确定合理的沉降数据的拟合方法； 2)结合盾构施工的特点，探讨盾构施工中引起地层扰动的主要因素，通过在建地铁隧道的实测地表沉降数据分析Peck公式的适用性和参数取值问题，探讨了几种特殊情况下的地表沉降规律。针对盾构施工中引起地层扰动的主要因素，提出一种能考虑实际地层损失区域的地表沉降计算方法，基于此引入随机介质理论满足这一要求，结合Peck公式在上海软土地区多年的应用经验和本文分析，在两种方法的理论证明和推导基础上得出适应上海地区的随机介质法参数取值。又通过经验方法与解析方法计算地表沉降的对比分析，表明经验方法具有更强的适用性； 3)地铁隧道建设过程中主要通过地表沉降监测反映盾构施工的环境安全状态，根据基于“间隙参数”的随机介质理论探讨盾构施工的地表沉降警戒值，建立盾构隧道施工的环境安全评价体系； 4)以盾构隧道管片结构和周围一定范围内地层的变形及相互作用作为主要对象，综合考虑两者共同组成的“支护体系”，主要分析隧道在长期不均匀沉降情况下，考虑环缝影响的隧道纵向刚度，而得出隧道的纵向结构受力和变形模型； 5)以修正纵向刚度的隧道结构模型来判断隧道结构安全状态，确定隧道不均匀沉降过程中的安全指标，并以此对隧道的安全状态进行安全定级，建立运营期安全评价体系。 本文将在前人研究的基础上，通过对监测数据进行系统分析，重点研究地铁隧道施工引起的土体位移规律和计算，隧道长期沉降过程中的变形和结构内力的相互关系，最终确定影响隧道自身和环境的安全标准。这项研究不但针对某些具体的隧道工程，而且对其它盾构隧道的建设和运营阶段的安全性能的评价有着借鉴意义，同时将促进隧道建设技术的完善和发展，保证隧道建设的顺利进行和运营阶段的安全。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状综述

1.3本文的主要研究内容和创新点

第2章 地铁隧道监测误差与沉降曲线拟合方法

2.1盾构隧道监测方法

2.2全站仪位移量测的误差精度分析

2.3隧道纵向沉降曲线拟合方法

2.4小结

第3章 地铁隧道施工期地表沉降规律与计算方法研究

3.1地层移动的影响因素和分析

3.2地表沉降规律的探讨

3.3基于间隙参数的随机介质计算方法

3.4地铁隧道施工期地表沉降计算方法对比研究

3.5本章小结

第4章 盾构隧道施工分阶段沉降计算与安全性评价

4.1盾构推进中地表沉降的组成

4.2盾构推进方向改变引起的沉降量计算

4.3盾壳与周围土体摩擦引起的地表变形计算

4.4盾尾脱开土体挤入空隙引起的地表沉降计算

4.5盾构推进中地表沉降警戒值的确定

4.6盾构推进速度对地表沉降的影响

4.7盾构隧道施工环境安全评价体系

4.8本章小结

第5章 盾构隧道纵向刚度修正的等效连续化模型

5.1隧道等效连续化的基础

5.2轴向等效连续模型

5.3隧道纵向刚度的修正

5.4隧道纵向刚度影响因素分析

5.5本章小结

第6章 地铁隧道纵向长期沉降的安全性评估

6.1地铁隧道纵向长期沉降的安全性评估流程

6.2地铁1号线隧道纵向安全性评估

6.3隧道纵向长期沉降安全评估体系

6.4本章小结

7.1论文研究的主要结论

7.2论文研究的展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果