盾构隧道施工引起的工后地面沉降研究

 对盾构施工引起的隧道轴线上方土体超孔隙水压力和工后地面沉降进行研究,提出盾构隧道施工引起的土体应力释放率计算方法。基于Henkel 超孔隙水压力理论,推导与隧道衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力值。假定与衬砌相邻的各点具有相同的应力释放率,得到隧道拱顶处土体的超孔隙水压力计算方法。运用应力传递理论,提出隧道轴线上方土体的超孔隙水压力分布模式。假定压缩层厚度为隧道覆土厚度,采用太沙基一维固结理论,得到隧道轴线上方地面工后固结沉降理论计算公式。算例分析结果表明,该方法的预测值与实测值非常吻合。     

盾构施工引起土体超孔隙水压力峰值的计算及 影响因素分析

摘 要： 运用应力释放理论及应力传递理论,推导了盾构施工引起周边土体任一点的 超孔隙水压力峰值 的计算公式。并通过算例分析表明：与衬砌相邻的土体超孔隙水压力峰值呈 近似 圆形（底部大于顶部）;随着离隧道中心距离的增加,土体超孔隙水压力峰值呈凹曲线衰减。同时发现盾构直径及埋深对土体超孔隙水压力峰值的影响是相反的。当直径减小或是埋深增大,均会使得与衬砌相邻周边土体超孔隙水压力峰值的底部与隧道中心水平线处的差异更加明显,反之亦然。隧道底部的等值线最密,即变化最快;隧道上方区域的等值线间距逐渐变大,即变化变缓。在一定深度处,超孔隙水压力峰值在隧道轴线上方为最大,远离隧道轴线则减小;随深度增大,其最大值有增大趋势。     

泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道长期沉降的研究

为了研究泥炭质土层盾构施工扰动引起隧道的长期沉降问题,将隧道周围土体视为连续、均质、各向同性的饱和黏弹性介质,采用五元件模型描述泥炭质土的流变特性,耦合Terzaghi-Rendulic二维固结理论,建立了隧道衬砌在完全不透水的情况下,盾构施工扰动引起周围土体超孔隙水压力消散的控制方程。采用分离变量法、保角映射、Laplace变换及逆变换等数学方法对该控制方程进行求解,得到了隧道周围土体超孔隙水压力消散的解析解,最后对土体的竖向应变进行积分获得了隧道长期沉降的计算公式。结合一工程算例分析了昆明泥炭质土层超孔隙水压力消散及隧道长期沉降的变化规律,研究结果表明:与上海软黏土相比,在初始阶段泥炭质土层中超孔隙水压力的消散速度较快,然后迅速变缓并趋于稳定。泥炭质土层中隧道的长期沉降持续时间更长且沉降量更大,在900 d的时间内隧道沉降趋于稳定,其累积沉降量约高达150 mm。此外,昆明泥炭质土的流变特性显著,如将土体中超孔隙水压力消散90%作为主固结沉降的完成时刻,则土体次固结沉降约占隧道总沉降量的36%,是隧道长期沉降中不可忽视的一个重要组成部分。     

盾构施工引起地面长期沉降的理论计算研究

 对盾构施工引起的隧道轴线上方地面工后沉降进行研究,结果表明,土体开挖卸荷引起应力释放,产生初始超孔隙水压力,其分布呈三角形。假定衬砌不排水、土体为单面排水、压缩层厚度为隧道覆土厚度,采用太沙基一维固结理论,得到地面工后固结沉降的理论计算公式。假定地面长期沉降主要由施工期间沉降和工后固结沉降组成,进而得到地面长期沉降的理论计算公式。算例分析结果表明：该方法的预测值与实测值非常吻合;上海软土地区盾构隧道施工引起的地面长期沉降相当显著,最终地面沉降量在80 mm以上,固结沉降占总沉降量的80%～90%;按最小覆土深度5 m计算,需要2 a以上地面沉降才能最终稳定。     

基于分数阶本构模型的隧道工后固结沉降

基于分数阶三元件模型,假定盾构隧道施工引起的隧道轴线上方初始超孔隙水压力为三角形分布,隧道衬砌为半透水边界,通过太沙基一维固结理论和拉普拉斯变换推导了盾构隧道施工引起的轴线上方土体长期沉降公式.然后运用此公式预测了上海地铁1号线的工后沉降,并分析了隧道衬砌的渗透系数对长期沉降的影响.结果表明:分数阶三元件模型比普通的三...     

考虑半渗透边界的隧道周围超孔隙水压力消散解

通过引入衬砌半渗透边界条件,将Terzaghi-Rendulic固结理论和Burgers黏弹性模型相结合建立土体固结-流变耦合模型,采用复变函数解法推导出求解黏弹性介质中半透水隧道周围超孔隙水压力的消散表达式,并以上海地铁二号线某区间隧道为工程背景分析了不同衬砌透水程度对隧道周围超孔隙水压力消散与分布的影响规律。研究发现,随着衬砌与土体相对渗透系数的增大,隧道外壁处超孔隙水压力的消散速度不断增快;隧道周围土体距离衬砌外壁越远,其初始超孔隙水压力越小,土体的超孔隙水压力消散速度也越慢。     

外滩观光隧道盾构施工的扰动分析

根据上海市外滩观光隧道盾构掘进时周围土体中的变形、孔隙水压力、土压力和隧道衬砌压力的实测结果 ,分析了盾构掘进施工对周围土体的影响。文中提出了施工扰动影响度的定义 ,根据外滩观光隧道衬砌压力的变化估算了盾构掘进时周围土体中的应力扰动程度 ,提出了盾构掘进时地表沉降的影响范围 ,导出土体中超孔隙水压力与不排水强度的关系。     

地面出入式盾构法隧道施工同步注浆工程应用研究EI北大核心CSCD

传统的盾构隧道施工方法带来了现场附近大量拆迁及路面交通拥堵,施工过程中风险增大等诸多问题。研究新型地面出入式盾构法隧道(GPST)施工技术,结合南京机场线工程,对施工过程中土压力、孔隙水压力、水平位移、分层沉降等数据进行现场监测,并针对浅覆土、超浅覆土、负覆土3种不同工况,分别分析各监测结果变化的原因,并提出合理、有效的注浆参数。结果表明:土压力受盾构推进影响明显的范围与覆土深度有关;盾构到达负覆土右侧底部管片受同步注浆压力影响最大;0.5D覆土下孔隙水压力在切口到达前3环产生明显的影响,而-0.3D覆土下孔隙水压力受影响很不明显;3种工况下土体水平位移规律不明显,当注浆参数合适,可以显著减小因盾构推进引起的纵向位移;在负覆土、超浅覆土施工期间,土体左、右两侧分层沉降并不均匀。实际工程的现场试验监测结果为今后其他类似实际工程的应用提供参考性建议。     

盾构隧道引起地层损失和地表沉降的离心模型试验研究

近年来,越来越多的盾构隧道穿越建筑密集区、重点建筑保护区和沉降敏感区,地面沉降的科学预测和合理控制成为亟待解决的问题。地层损失是盾构施工引起地表沉降的主要原因。利用离心模型试验对盾构隧道的地层损失进行了模拟,研究了地层损失与施工期及工后地表沉降的关系。通过量测、分析隧道纵向沉降、纵向应变、隧道周围土压力和超孔隙水压力的变化,研究了隧道的纵向沉降特性。     

地面出入式盾构法隧道施工同步注浆工程应用研究

 传统的盾构隧道施工方法带来了现场附近大量拆迁及路面交通拥堵,施工过程中风险增大等诸多问题。研究新型地面出入式盾构法隧道(GPST)施工技术,结合南京机场线工程,对施工过程中土压力、孔隙水压力、水平位移、分层沉降等数据进行现场监测,并针对浅覆土、超浅覆土、负覆土3种不同工况,分别分析各监测结果变化的原因,并提出合理、有效的注浆参数。结果表明：土压力受盾构推进影响明显的范围与覆土深度有关;盾构到达负覆土右侧底部管片受同步注浆压力影响最大;0.5D覆土下孔隙水压力在切口到达前3环产生明显的影响,而－0.3D覆土下孔隙水压力受影响很不明显;3种工况下土体水平位移规律不明显,当注浆参数合适,可以显著减小因盾构推进引起的纵向位移;在负覆土、超浅覆土施工期间,土体左、右两侧分层沉降并不均匀。实际工程的现场试验监测结果为今后其他类似实际工程的应用提供参考性建议。     

土层锚杆和土钉受力分析及土钉加固土体作用

目前采用的土钉支护设计软件,为设计者节省很多时间。但对于淤泥土层和二种土层Cφ值相差较大时软件计算结果失真度较大。本文对土锚、土钉的力学模型在前人基础上进行分析,从另一个角度考虑问题,即采用锚管加固土体,提高土体的C、φ值使土体稳定。同时对土钉加固土体作用也进行了探讨。     

膨胀土改性试验研究

膨胀土是一种特殊的粘性土,具有遇水膨胀、软化,失水收缩、硬化等工程特征,掺入水泥或石灰后其工程特性会发生改良。选取南阳中等膨胀土,进行水泥与石灰改性研究。通过改性土的基本物理力学性质试验,对比研究了水泥与石灰改性的效果,为膨胀土渠道、边坡等设计施工处理提供科学和有价值的依据。     

水泥搅拌桩在软土地基的应用

本文介绍水泥搅拌桩法在浅层软土地基加固的应用。     

土力学的新概念与土骨架

该文用土力学的新概念改善和细化了土骨架理论。土骨架的3要素有:土颗粒,包括其结合水;接触(点或面);联接(收缩膜,公共结合水膜)。土颗粒相互接触,或相互联接,或即相互接触又联接构成土骨架。土骨架溃散指土颗粒即没有接触也没有联接。结合水膜联接最强,其次到收缩膜联接,最弱是接触。土骨架局部失去接触或联接为损伤;溃散或损伤的土骨架重新建立接触或联接为修复,还伴有加密的为增强。饱和土的土骨架体积,是包括结合水膜的土颗粒体积;非饱和土的土骨架体积,是包括结合水膜的土颗粒,加上收缩膜联接的体积。土是由土骨架和广义流体组成的,与非饱和土有效应力的大气张力公式相对应。应该用绝对压强分析广义流体。有效应力的新概念也可以描述为:有效应力是土骨架的接触和联接所对应的应力;总应力由有效应力和广义流体应力组成;有效应力的实质是广义流体没有抗剪能力,但具有抗压能力;应该用总应力模式分析土的压缩变形。分析了泥浆干缩、流沙陷阱、地基压缩变形及渗流固结、特殊土灾变、地震灾害的土骨架;还有人工增强土骨架(地基处理)。     

软土中土钉墙支护地基承载力的探讨

讨论了土钉墙基底承载力验算问题,指出软土中采用土钉墙支护,基坑最大开挖深度受基底承载力控制。     

水泥基土壤固化剂固化土的微观结构特征

采用扫描电镜和能谱分析测试手段,对水泥基土壤固化剂固化土的微观结构和固化剂的水化产物进行了研究.结果表明:水泥基土壤固化剂水化产物包括水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、氢氧化钙、碳酸钙、三硫型水化硫铝酸钙(AFt)等物质,其中C-S-H凝胶、AFt是构成固化土强度的主体;六方棱柱状的AFt晶体和纤维状的C-S-H凝胶(Ⅰ)纵横交替搭接成网状结构,插入或填充于土颗粒孔隙之中;网络状或其他形状的C-S-H凝胶附着在土颗粒表面并将其包裹起来,或将相近的土颗粒黏结起来.水泥基土壤固化剂水化产物的填充、挤密、黏结等作用,使呈松散状态的土颗粒逐渐成为较致密的整体,从而改善了土体的工程技术性能.     

土钉支护在软土地基工程中的应用

高丰家园位于浙江宁波慈溪市浒山,为高层公寓楼群,由2幢18层塔式联排公寓和2幢9层小高层公寓楼组成,总建筑面积53000m2。地下1层,建筑面积13000m2,基坑开挖深度6～7m,基坑周边长合计约400延m,工程地质情况如表1所示。表1工程地质资料层号土层名称层厚m重度(kN m3)含水量w%孔隙比e内摩擦角°粘聚力kPa11杂填土1.819.0121212粘土1.718.931.40.90281321淤泥质粉质粘土2.618.336.81.0368822粉土3.718.733.90.94310723淤泥质粉质粘土3.918.138.81.0928841粉质粘土9.718.337.11.04578注:抗剪强度指标为固结快剪指标×0.61支护方案由地质资料可以…     

季节冻土对土钉支护的影响

北方地区每年开春时期基坑土钉支护事故比较多,这与季节冻土的影响有关。公路边坡永久土钉支护的应用越来越多,季节冻土地区需要重视土体冻融对公路土钉支护的影响。这方面的研究工作目前开展很少。本文结合国内外的土钉支护工程实例和国外研究成果,探讨季节冻土对土钉支护的影响机理,以期对土钉支护的设计与施工提供参考和借鉴。     

水土修复 深圳市水土保持科技示范园

<正>"食之自所生,土与水也",水土是人类生存繁衍之本。所谓"百谷草木丽乎土",人与天调,然后天地之美生。但随着现代经济发展带来的高强度开发建设,水土资源一度遭到严重破坏,水土流失进一步加剧。为贯彻落实科学发展观,加快水土流失治理步伐,使全社会走上生活富裕、生态良好的文明发展道路,深圳市水务局贯彻水利部相关精神,主持开展了深圳市水土保持科技示范园的创建工作。