地鐵盾構(gòu)隧道穿跨越施工對既有越江隧道的影響機(jī)理及控制指標(biāo)研究.pdf

1、隨著上海市地下空間的逐步開發(fā)和利用，越來越多的地鐵盾構(gòu)隧道不可避免地會臨近既有地下建構(gòu)筑物施工。新建地鐵盾構(gòu)隧道穿跨越越江隧道施工是近接施工的一個典型例子。本論文分別采用離心模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及理論分析的方法研究了新建盾構(gòu)隧道施工對下臥和上覆越江隧道的位移及內(nèi)力的影響。并對越江隧道縱向不均勻位移的控制指標(biāo)值進(jìn)行了研究。本論文研究的主要創(chuàng)新性內(nèi)容和成果如下：
　　1）應(yīng)用離心模型試驗(yàn)?zāi)M了新建盾構(gòu)隧道上跨越江隧道施工的過程。研究了

2、新建隧道的施工過程對越江隧道隆起位移、縱向內(nèi)力以及周圍土體孔隙水壓力的影響。定量化地分析了越江隧道的位移及內(nèi)力與地層損失率及注漿率之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　①當(dāng)新建盾構(gòu)隧道開挖時，越江隧道的隆起位移及縱向內(nèi)力增大，當(dāng)新建盾構(gòu)隧道注漿時，越江隧道的隆起位移和縱向內(nèi)力減??；
　　②隨著地層損失率及注漿率的增大，越江隧道的隆起位移及縱向內(nèi)力近似線性地變化；
　?、墼浇淼姥乜v向的隆起范圍至少可以達(dá)到距新建盾構(gòu)隧道軸線3

3、D（D代表越江隧道的直徑）的地方；
　?、茉谛陆ǘ軜?gòu)隧道的施工過程中，越江隧道周圍土體的孔隙水壓力變化較小。
　　2）采用有限元數(shù)值分析的方法對影響離心模型試驗(yàn)結(jié)果的因素進(jìn)行了參數(shù)分析，這些參數(shù)主要包括越江隧道的縱向剛度、新建盾構(gòu)隧道和越江隧道之間的豎向凈距、土體的彈性模量。
　　通過研究可得：
　?、匐S著越江隧道的縱向剛度、兩隧道之間的凈距以及土體彈性模量的增大，越江隧道的最大隆起位移逐漸減小，最小曲率半徑逐漸

4、增大；
　?、谕馏w彈性模量的變化對越江隧道豎向隆起范圍的影響最大；
　?、墼浇淼赖淖畲舐∑鹞灰茖ν馏w彈性模量的變化最為敏感，越江隧道的最小曲率半徑對其自身縱向剛度的變化最為敏感。
　　3）用理論分析的方法研究新建盾構(gòu)隧道下穿施工對越江隧道的影響。將越江隧道模擬為Winkler地基上的Timoshenko梁，推導(dǎo)了越江隧道沉降的控制微分方程，并給出了方程的解析解。在驗(yàn)證了解析解的合理性之后，比較分析了Timoshenk

5、o梁模型相對于Euler-Bernoulli梁模型的優(yōu)越性，并在基于Timoshenko梁模型的解析解的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了參數(shù)分析。通過分析得到了以下一些結(jié)論：
　?、倩赥imoshenko梁模型的越江隧道沉降量大于基于Euler-Bernoulli梁模型的沉降量；
　?、谌绻豢紤]剪切變形對越江隧道沉降的影響，基于Timoshenko梁模型的越江隧道沉降解析解可以退化為基于Euler-Bernoulli梁模型的沉降解析解；<

6、br>　?、垭S著越江隧道和土體相對剛度的逐漸增大，越江隧道的相對沉降和越江隧道的相對縱向彎矩逐漸減小。
　　4）在等效連續(xù)模型的基礎(chǔ)之上，對縱向彎曲造成的越江隧道不均勻位移的控制指標(biāo)值進(jìn)行了研究。同時針對環(huán)向錯臺造成的越江隧道縱向不均勻位移，研究了相對變曲的合理取值。研究結(jié)果表明：
　　①當(dāng)縱向曲率半徑相同時，越江隧道的環(huán)縫張開量大于地鐵隧道；
　　②在相同的環(huán)縫張開量條件下，越江隧道的縱向曲率半徑隨隧道直徑的增大近似