盾构法施工隧道纵向地层移动与变形预计

将盾构法施工隧道开挖引起的地表下沉以及盾构挤压引起的地表隆起均视为随机过程,应用随机介质理论,对隧道施工所引起的纵向地层移动与变形进行了分析,推导了相应的计算公式。工程实例分析表明,该方法效果良好。     

考虑隧道反复施工停工时地层变形的时空统一计算方法

目前,隧道施工地层变形的计算很少考虑变形的时间发展过程,更难以考虑施工过程对变形的影响。基于随机介质理论,从单元开挖引起的地层下沉出发,考虑隧道上部地层变形随隧道施工的时间发展过程,通过理论推导,建立了能考虑隧道反复施工停工的地层变形时空统一计算公式。工程算例分析表明,计算方法具有较好的可靠性。进一步通过工程实例计算,对隧道施工地层变形的时空变化过程进行了研究,隧道长时间停工时,其工作面附近的地层变形会有较大程度的增大,对地表建筑设施不利。     

隧道施工工序对地层变形的影响研究

基于随机介质理论,考虑隧道施工过程中周边地层变形的时间–空间发展过程,研究了隧道不同位置多工作面同时施工条件下地层变形的计算方法,推导了相应的计算公式,进一步讨论了隧道对向施工、背向施工、纵向施工分部前后间距等施工因素影响下隧道周边地层变形的变化规律。在双向对向施工条件下,地表上方出现的正曲率和拉伸变形比单向施工时约大一倍,对地表建筑设施不利,隧道施工中应避免在有重要建筑设施地段交会贯通;隧道不同开挖分部纵向间距应大于一倍的开挖影响半径。研究成果为隧道施工中采取工程措施控制地层变形,保护隧道周边建筑管线设施的安全提供了依据。     

考虑时空效应的隧道开挖及降水引起的地层变形计算

隧道降水及开挖引起的地层变形在时间上和空间上是不断发展变化的,目前国内外针对这一问题的研究大多只考虑最终的地表沉降。本文采用随机介质理论和岩土固结压密理论,考虑隧道开挖前降水以及隧道开挖施工引起的地层变形随时间的变化过程,对隧道开挖及降水引起的地层沉降和变形进行分析,推导相应的计算公式。工程算例分析表明,推导的计算方法具有较好的可靠性。进一步的计算分析表明,隧道降水引起的地层沉降较大,对隧道周边建筑设施不利,当降水井距隧道较近时,降水及开挖引起的地层变形在最大值处相互叠加,使得最终的地层变形值很大。因此,为保护隧道周边的建筑设施,降水井应距离隧道有一定的距离。     

浅埋隧道开挖对地表建筑物的影响

应用随机介质理论，分析了桐油山连拱隧道浅埋段开挖引起的沿隧道纵横向的地表移动与变形，推导了复杂隧道开挖横断面的简化计算公式。根据中导洞开挖后的地表量测数据反分析获得地表基本移动参数，采用比例法获取隧道正洞计算所需的地表移动参数，然后对隧道正洞开挖后的地表移动和变形分布进行了预测，并据此判断隧道开挖对地表住宅楼的影响。计算结果对指导隧道的施工有一定意义。     

基于FLAC2D数值方法的盾构隧道地层损失率研究

盾构隧道施工中,提前预测隧道开挖引起的地层及邻近建筑变形对于减少施工对既有建筑的危害是必要的。本文从实用且快速评估的角度出发,提出基于FLAC2D数值方法的地层损失率研究,在模拟盾构隧道开挖过程中引入地层损失的概念,简化开挖步骤,充分考虑了隧道开挖引起的地层与邻近建筑的变形效应。经实例验证,该方法行之有效,且针对武汉某隧道下穿断面,提出地层损失率控制在2%以内,开挖顺序为C/B/A的最优施工方案。     

软土地层大直径泥水盾构掘进引起的地面变形分析

为了研究大直径泥水平衡盾构施工引起的地层变形,基于Mindlin解,推导了在泥浆重度影响下开挖面不均匀附加压力、不均匀分布下盾壳摩擦力、环向消散下盾尾注浆压力引起的地层变形,叠加地层损失引起的地层变形,获得了大直径泥水平衡盾构施工引起地层变形的计算公式,典型工程实例结果表明:①不考虑泥浆重度、不均匀分布和环向消散等因素会高估地面纵向位移的隆起值而低估沉降值,本文计算方法所得地面纵向位移与实测值吻合较好;②本文方法计算所得的大直径泥水平衡盾构施工引起的地面横向位移与实测变形基本吻合,且符合高斯曲线正态分布。研究成果可为控制和预测大直径盾构隧道施工引起的地层位移提供理论指导。     

软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析

 类矩形盾构断面形状、机械配置与圆形盾构的差异必然引起地层变形规律有所不同,以国内首例软土层中类矩形盾构地铁隧道工程为背景,依据现场实测地表变形、土体分层沉降数据,分析类矩形盾构隧道施工引起地层竖向变形的基本规律,并结合变形机制对施工控制提出建议。结果表明：类矩形盾构施工引起地表沉降最大值约50 mm,开挖面前方影响范围约20 m;地表竖向位移随时间发展呈现出缓慢沉降(隆起)、急剧隆起、快速沉降、平稳沉降4个阶段,沉降主要发生在盾构通过后,由软土地层受扰动后固结引起。地层竖向变形主要受土仓压力、盾尾注浆、盾构姿态等因素的影响,其中,盾构掘进姿态控制是盾构两侧土体竖向位移方向相反的主要原因,盾构姿态对周围地层变形影响比单圆盾构更显著。     

弹塑性随机介质法及其在隧道施工引起的岩层位移及应力分析中的应用

应用随机介质理论，视隧道开挖所引起的地层移动为一随机过程，得到隧道开挖引起的地层移动和变形值的计算公式。应用弹塑性介质的本构理论，视岩体为弹塑性体，得到隧道开挖引起的地层应力变化计算公式、计算程序。现场实测结果与计算结果的对比表明，所提出的计算方法和程序可以达到良好的预计效果。     

隧道开挖不均匀收敛引起地层位移的预测模型

在隧道施工引起的地层位移预测中,随机介质理论法是在我国应用较为广泛的实用方法之一。在目前的随机介质理论法中,均假定地层位移是由于隧道开挖断面的均匀收敛变形引起,本文认为隧道收敛模式一般为不均匀,推导了各类断面在不均匀收敛模式下的计算公式,并补充推导了矩形、马蹄形断面的计算公式。通过算例的比较,认为均匀与不均匀收敛这两种情况对于埋深越浅的隧道,计算结果差别越大,建议在工程中适当考虑隧道断面收敛形式以考虑实际位移情况或隧道施工工法等的影响。