盾构隧道工后地表固结沉降研究

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。