Peck公式对合肥地铁双线隧道盾构施工地表沉降适应性分析

摘要

城市地铁隧道开挖的方法多种多样，而盾构法由于其施工安全越来越受到世界各个城市的广泛运用，而在地铁线路形式中双线隧道形式尤为普遍。但是隧道开挖不可避免的会对周围的建筑、桥梁以及地下管线等造成扰动，扰动一旦超过其限值则会造成严重的影响。因此研究双线隧道施盾构法对地表沉降的影响以及对隧道地表沉降预测则至关重要。　　本文是以合肥地铁二号线、三号线工程为研究背景，根据现场实际监测数据和有限元软件Midas/GTS/NX模拟相结合，分析了双线隧道盾构法施工引起的地表沉降以及Peck参数取值问题，主要研究工作如下：　　（1）首先简要介绍了目前国内外针对双线隧道盾构法施工引起的地表沉降的研究方法和结果，然后对双线隧道开挖沉降机理以及引起地表沉降影响因素进行了分析研究。　　（2）介绍了目前国内外研究者关于双线隧道地表沉降的诸多计算方法，以合肥地铁2号线土建03标铜陵路站--东二环路站、东二环路站--和县路站、土建06标望江西路站-高河东路站、07标潜山路站-史河路站区间、08标清溪路-四里河路区间五个工程监测数据为依据，并从著名的Peck公式出发，对Peck公式进行转换，进行了拟合以及分析，验证Peck公式的适用性，并对沉降槽宽度系数（K）以及地层损失率进行了计算，以此进行了地表沉降的预估，验证了Peck的适用性。　　（3）利用Midas/GTS/NX有限元软件对金寨路站-宿州路站站区间的隧道施工进行了模拟，并利用监测数据、数值模拟结果、修正后的Peck预估值进行对比分析，验证了模型的合理性，同时在此基础上针对于双线隧道施工不同中心间距、盾构开挖的方式、不同掌子面距离施工、地层覆土深度引起地表沉降的进行了模拟，同时分析了在双线隧道引起地表沉降的诸多因素下Peck参数的变化规律及取值。　　（4）地表沉降的预测不是最终的目标，将预测结果进行反馈于施工和设计后如何去控制地表沉降才是整个施工中最重要的，本文最后依据上述影响因素对地表沉降的变化规律提出了相应的控制措施。　　本文通过对合肥市地铁二号线、三号线部分区间监测数据进行处理分析，验证了Peck的适用性，对其Peck参数进行了计算预测以此可预算地表沉降；其次对双线隧道开挖模拟，对影响地表沉降的因素进行了分析，得出了双线隧道地表沉降规律，同时针对于Peck参数取值问题进行了探讨，并对于双线隧道施工时地表沉降控制提出了控制措施，对于合肥地区双线隧道施工引起的地表沉降值的预估和对施工引起的地表沉降的防治具有指导作用。

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摘 要

Abstract

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附表清单

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1 经验公式分析法

1.2.2 解析法

1.2.3 数值模拟分析法

1.2.4 模型实验分析法

1.3研究内容及方法

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

第二章 盾构法施工引起的地表沉降原因及机理研究

2.1隧道盾构施工引起的地表沉降原因分析

2.1.1 地层损失理论

2.1.2 土体扰动后重新固结沉降理论

2.2隧道引起的地表沉降机理研究

2.2.1土体的扰动机理

2.2.2地层移动的时空效应

2.3隧道盾构施工引起的地表沉降规律

2.4本章小结

第三章 Peck公式适用性验证

3.1 Peck公式简介

3.2合肥地铁区间段工程特点

3.2.1典型区段区间隧道选择依据

3.2.2 该区段工程概况

3.3 监测数据处理与分析

3.3.1监测样本的选取

3.3.2监测样本分析

3.3.3沉降槽宽度系数计算和地层损失率计算

3.4 Peck公式与监测数据对比分析

3.5本章小结

第四章 双线隧道盾构施工因素对Peck公式的参数影响分析

4.1工程概况

4.1.1 工程简介

4.1.2 工程地质条件

4.1.3 水文地质条件

4.2 模型的建立及计算参数选取

4.2.1 建模的基本假定

4.2.2土体材料及支护结构材料的选取

4.2.3模型的建立

4.3数值计算结果与实测对比验证

4.3.1 监测结果分析

4.4不同影响因素下Peck公式的参数分析

4.4.1掘进不同方式下Peck参数分析

4.4.2隧道不同掌子面距离掘进下Peck参数分析

4.4.3隧道不同中心间距下Peck参数分析

4.4.4 隧道不同埋深下Peck参数分析

4.5 本章小结

第五章 地表沉降控制

5.1 合理控制双线施工间隔

5.2 合理的控制埋深

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果