盾構施工對土層擾動機理及其對周邊環(huán)境影響研究.pdf

1、盾構隧道施工擾動會引起周邊土體應力場的改變和土體變形，危及周邊建筑物、構筑物和地下管線等的安全，揭示盾構施工擾動對環(huán)境影響機理，正確判斷盾構在不同施工環(huán)境下的擾動程度和范圍，對控制施工質(zhì)量、保證安全、節(jié)省投資諸方面都有著非常重要的意義。為此，本文基于粘彈塑性理論推導盾構施工擾動塑性區(qū)解析解，結合無錫地鐵1號線現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬，對盾構施工對隧道周邊地層擾動的影響進行全面分析，論文主要的研究工作和成果如下：
　　(1)將圓孔擴張

2、理論引入盾構隧道施工擾動分析，根據(jù)土體的土體的強度破壞準則及圍巖特征曲線研究了注漿壓力、注漿量、注漿時機與盾構施工擾動的關系，并推導了相應的解析解。
　　(2)采用現(xiàn)場靜力觸探方法(CPT)對盾構施工擾動的情況進行檢測，研究結果表明，土體受擾動的范圍主要在1.5D范圍內(nèi)，側向土體受擠壓擾動，拱頂土體受松動擾動。土體受擾動的程度不但與位置有關，還與土體本身的強度有關，土體強度越大，受擾動的影響越小。
　　(3)對盾構施工現(xiàn)場原

3、狀土進行了一系列應力路徑室內(nèi)三軸試驗，試驗結果表明，土體應力路徑對土體的擾動有很大的影響，不同的應力路徑下土體強度和變形特征不同，土體強度大小關系為被動壓縮>等p壓縮>主動壓縮，土體卸載應力路徑下的強度和破壞時的軸向應變相比加載應力路徑要小：土樣在壓縮路徑下的強度要遠遠大于拉伸路徑下的強度。
　　(4)應力路徑試驗結果表明無錫原狀軟粘土屈服面存在明顯的各向異性，屈服面方程符合Wheeler模型(2003)，根據(jù)土體屈服面方程和盾構

4、施工周邊土體應力解析解編制了相應的程序，實現(xiàn)了盾構復雜荷載環(huán)境下施工塑性區(qū)的自動計算與繪制，并分析了環(huán)境荷載的大小和位置對塑性區(qū)分布的影響。
　　(5)將蠕變方程與圓孔擴張理論相結合，提出了一種可考慮時間效應的圍巖特征曲線分析方法。研究結果表明，對于柔性隧道，土體蠕變會引起洞周位移和管片支護力隨時間增大；對于剛性隧道，蠕變主要引起管片支護力的增加。
　　(6)根據(jù)盾構施工的特點，將不完全發(fā)展土拱理論應用于盾構施工擾動分析，土