多圓盾構(gòu)施工擾動(dòng)土體位移場特性及其控制技術(shù)研究.pdf

1、本文依據(jù)上海軌道交通M6線雙圓盾構(gòu)區(qū)間隧道工程，通過對地面沉降監(jiān)測結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析、試驗(yàn)段雙圓盾構(gòu)現(xiàn)場掘進(jìn)試驗(yàn)、三維數(shù)值模擬等手段得出雙圓盾構(gòu)工法的地面沉降、土體擾動(dòng)、孔隙水壓變化規(guī)律，歸納減小雙圓盾構(gòu)施工環(huán)境土工損傷的控制措施，為后續(xù)雙圓盾構(gòu)工法的推廣應(yīng)用以及其他異形盾構(gòu)(H&V、MF、三圓盾構(gòu))的開發(fā)研制提供了大量的借鑒數(shù)據(jù)與研究手段。主要工作和研究成果如下： (1)依托于雙圓盾構(gòu)掘進(jìn)地面沉降的實(shí)測數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析雙

2、圓盾構(gòu)施工地面橫向、縱向沉降槽特征；建立雙圓盾構(gòu)地面沉降的“類Peck公式”；統(tǒng)計(jì)分析雙圓盾構(gòu)施工影響范圍、地層損失率、沉降槽寬度等參數(shù)的取值范圍。 (2)通過雙圓盾構(gòu)現(xiàn)場掘進(jìn)試驗(yàn)，分析盾構(gòu)施工擾動(dòng)引起的土體位移場特性、孔隙水壓變化規(guī)律，提出雙圓盾構(gòu)施工擾動(dòng)區(qū)域性時(shí)段性特征，給出雙圓盾構(gòu)施工擾動(dòng)橫向、縱向擾動(dòng)分區(qū)圖。 (3)選取試驗(yàn)段對雙圓盾構(gòu)主要施工參數(shù)(土艙壓力、注漿量、推進(jìn)速度)進(jìn)行敏感性分析，動(dòng)態(tài)監(jiān)測雙圓盾構(gòu)施工

3、引起的橫向、縱向深層土體沉降規(guī)律與盾構(gòu)施工參數(shù)的相關(guān)性。 (4)應(yīng)用彈性力學(xué)Mindlin應(yīng)力解建立雙圓盾構(gòu)施工土體附加應(yīng)力場計(jì)算方法，考慮正面附加推力側(cè)摩阻力作用定量分析雙圓盾構(gòu)掘進(jìn)引起的土體附加應(yīng)力場分布特征，采用Visual Fortran 6.0編制相應(yīng)的程序。 (5)采用經(jīng)典的力學(xué)解答，建立雙圓盾構(gòu)施工擾動(dòng)土體位移場計(jì)算方法，采用Visual Fortran 6.0實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程的程序化。應(yīng)用彈性力學(xué)Mindli

4、n位移解，考慮盾構(gòu)掘進(jìn)施工荷載(正面附加推力、側(cè)摩阻力)以及考慮土體泊松比及非等量徑向土體移動(dòng)模式的修正Sagaseta公式，建立雙圓盾構(gòu)考慮地層損失作用下地表變形的解析公式。 (6)基于等效間隙參數(shù)的概念，建立考慮土體影響角φ的多圓盾構(gòu)(DOT、MF)修正Loganathan公式，分析多圓盾構(gòu)施工引起的土體地面沉降、深層沉降以及側(cè)向位移特征。 (7)采用通用有限元計(jì)算程序ANsYS 8.1對雙圓盾構(gòu)施工力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)值

5、模擬，研究雙圓盾構(gòu)施工對土體沉降的影響過程，并與監(jiān)測結(jié)果對比進(jìn)一步挖掘其規(guī)律性。 (8)提出復(fù)雜隧道結(jié)構(gòu)(交叉、分岔、異形)的集成數(shù)值模擬計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜隧道結(jié)構(gòu)建模、計(jì)算、后處理的有機(jī)結(jié)合，采用有限差分程序FLAC<'3D> 3.0對雙圓盾構(gòu)掘進(jìn)土體位移場特性進(jìn)行數(shù)值模擬，分析雙圓盾構(gòu)施工擾動(dòng)的橫向縱向沉降等值線特征。 (9)歸納異形盾構(gòu)施工擾動(dòng)環(huán)境土工損傷的施工控制方法，總結(jié)雙圓盾構(gòu)隧道地面沉降控制施工技術(shù)；歸納雙