盾構(gòu)隧道施工不可避免地會對周圍土體產(chǎn)生擾動,引起地層移動和變形,進而造成地面建筑物或者管線的變形破壞,影響公共設施的正常使用。因此,能夠準確預測盾構(gòu)隧道開挖引起的地表位移尤為重要。而在眾多預測地表位移的方法中,如何選取內(nèi)、外邊界條件直接影響著預測地表位移的精度。本文結(jié)合預測地表位移的經(jīng)驗公式方法和理論解析方法,研究分析了內(nèi)、外邊界條件對盾構(gòu)隧道施工擾動下產(chǎn)生地表位移的影響,并基于清華園隧道工程實例,對實測地表沉降數(shù)據(jù)進行了擬合分析。得到主要成果如下:(1)總結(jié)分析了國內(nèi)外盾構(gòu)隧道開挖引起地表位移的經(jīng)典預測公式。主要將經(jīng)驗公式按照h φ、R、K的相關(guān)程度進行分類,將理論解析公式按照內(nèi)、外邊界相關(guān)程度進行分類,并提出了這些經(jīng)典預測公式的適用性和特點。(2)研究分析了外邊界條件對盾構(gòu)隧道開挖引起地表位移的影響。主要結(jié)合解析方法和數(shù)值模擬方法,分別給出了底邊界取值范圍、底邊界為硬質(zhì)層、水平邊界取值范圍對地表位移的影響效果;分析比較了均質(zhì)層底邊界和硬質(zhì)層底邊界對地表沉降影響的不同;提出了底邊界取值范圍和水平邊界取值范圍的關(guān)系,建立了相應的關(guān)系公式。(3)研究分析了內(nèi)邊界條件對盾構(gòu)隧道開挖引起地表位移的影響。主要依托地層損失理論,分析比較了不同沉降槽寬度系數(shù)計算方法和不同地層損失率計算方法,提出了各方法的適用性;建立了均勻徑向位移,橢圓化變形及豎向位移三種隧道內(nèi)邊界基本變形模式,給出了隧道邊界位移表達式,研究了不同變形模式下隧道內(nèi)邊界的變形狀態(tài);建立了基于三種變形模式的地表位移解析解,分析了三種變形模式對地表沉降槽分布的影響;提出了隧道邊界變形新模式,并應用到實際工程中,取得較好效果;分析評價了僅考慮均勻徑向位移和考慮非均勻徑向位移的各種解析方法預測地表沉降的效果;提出了 Bobet解析法底邊界合理取值范圍及橢圓化變形系數(shù)獲取方法。(4)依托清華園隧道工程實例,整理分析了 2、3盾構(gòu)區(qū)間共15個監(jiān)測斷面的地表沉降實測數(shù)據(jù),采用高斯擬合得到了該工程地表沉降槽寬度系數(shù)的分布規(guī)律;提出了采用一元線性回歸方法對Peck經(jīng)驗公式進行修正的可行性,建立了針對本工程的Peck修正公式,確定了修正公式中相關(guān)參數(shù)的合理取值范圍。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U455.43;P642.26
【部分圖文】：

盾構(gòu)隧道施工對地面變形的影響??盾構(gòu)掘進過程中對周圍土體產(chǎn)生擾動，表現(xiàn)為地表縱向和橫向變形。盾程中產(chǎn)生的地表位移主要包括盾構(gòu)到達前初始沉降、盾構(gòu)到達時沉降、時沉降、盾尾通過后瞬時沉降和后期固結(jié)沉降等五個階段［３３］，地表變形圖１－２所示。??第三階段?第二階段??第五階段第四階段．第一階段?Ｊ??固紹沉ｈ?ｋ開挖面前方變形??———一尾空隙沉降￣?—盾構(gòu)通過時沉降??

４５°＼Ｘ??＾?１?ｆ??圖１－１盾構(gòu)施工的影響范圍劃分圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｒｅｇｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｅｌｄ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ??１．１．４盾構(gòu)隧道施工對地面變形的影響??盾構(gòu)掘進過程中對周圍土體產(chǎn)生擾動，表現(xiàn)為地表縱向和橫向變形。盾構(gòu)掘??進過程中產(chǎn)生的地表位移主要包括盾構(gòu)到達前初始沉降、盾構(gòu)到達時沉降、盾構(gòu)??通過時沉降、盾尾通過后瞬時沉降和后期固結(jié)沉降等五個階段［３３］，地表變形各階??段如圖１－２所示。??第三階段?第二階段??第五階段第四階段．第一階段?Ｊ??固紹沉ｈ?ｋ開挖面前方變形???———一尾空隙沉降￣?—盾構(gòu)通過時沉降??麵?盾構(gòu)機??圖１－２盾構(gòu)推進產(chǎn)生地表變形的各階段圖示??、?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｉｖｅ?ｓｔａｇｅｓ?ｏｆ?ｇｒｏｕｎｄ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ??（ｉ）盾構(gòu)到達前地表初始變形。在盾構(gòu)機開挖面前方，孔隙水壓力會發(fā)生變化，??使地面略有隆起。此階段的地表變形較小，通常小于總變形量的５％。??５??

圖I-3技術(shù)路線圖
【參考文獻】

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1 劉晨暉;楊敏;孫慶;靳軍偉;;圓形盾構(gòu)隧道開挖引起的黏土長期沉降理論解[J];同濟大學學報(自然科學版);2015年07期

2 楊三資;張頂立;王劍晨;房倩;冉紅玲;;北京黏性土地層大直徑土壓平衡盾構(gòu)施工地層變形規(guī)律研究[J];土木工程學報;2015年S1期

3 林存剛;劉干斌;吳世明;夏唐代;;泥水盾構(gòu)掘進引起的地面沉降——傳統(tǒng)計算理論的評析與修正[J];土木工程學報;2015年04期

4 方恩權(quán);楊玲芝;李鵬飛;;基于Peck公式修正的盾構(gòu)施工地表沉降預測研究[J];現(xiàn)代隧道技術(shù);2015年01期

5 韓凱航;張成平;王夢恕;;淺埋隧道圍巖應力及位移的顯式解析解[J];巖土工程學報;2014年12期

6 陳春來;趙城麗;魏綱;丁智;;基于Peck公式的雙線盾構(gòu)引起的土體沉降預測[J];巖土力學;2014年08期

7 林存剛;夏唐代;梁榮柱;吳世明;;盾構(gòu)掘進地面沉降虛擬鏡像算法[J];巖土工程學報;2014年08期

8 王建秀;鄒寶平;付慧仙;田普卓;朱雁飛;;盾構(gòu)地層損失與對應地面沉降計算的對比分析[J];鐵道工程學報;2013年09期

9 蔣華春;;隧道數(shù)值模擬計算邊界范圍研究[J];公路工程;2013年03期

10 孫繼鋒;;地鐵盾構(gòu)隧道建設的發(fā)展前景和技術(shù)方向[J];建設科技;2013年08期

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1 柳厚祥;地鐵隧道盾構(gòu)施工誘發(fā)地層移動機理分析與控制研究[D];西安理工大學;2008年

2 趙志民;隧道施工引起土體位移與應力的鏡像理論研究以及回歸方法的應用[D];天津大學;2004年

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1 郭建寧;基于盾構(gòu)地層損失理論的地表沉降分析及控制研究[D];西南交通大學;2017年

2 黃磊;基于長沙地鐵開挖引起的地面沉降預測分析[D];中南林業(yè)科技大學;2016年

3 黃迅軒;淺埋隧道開挖的三維地層損失模型與復變函數(shù)計算方法研究[D];北京交通大學;2015年

4 王金明;地鐵隧道施工引起的地表沉降及變形研究[D];中南大學;2009年

5 張金菊;盾構(gòu)隧道引起土體變形分析研究[D];浙江大學;2006年

6 叢恩偉;北京地鐵盾構(gòu)法施工引起地表沉降的分析與預測研究[D];天津大學;2004年

本文編號：2856325