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原文传递地铁施工诱发地层移动规律研究及快速分析平台

论文题名：	地铁施工诱发地层移动规律研究及快速分析平台
关键词：	地铁施工;地层移动规律;隆沉变形;宽度系数
摘要：	地铁施工引起地面沉降问题向来是隧道修筑和运营过程中的棘手难题，而西北黄土地层中的盾构施工诱发地面隆沉的案例更是不胜枚举。本文以西安黄土地层盾构施工地铁工程为背景，分别运用解析方法和数值方法对地铁施工诱发地层移动规律进行了研究分析，探究了隧道上方附近地表的隆沉变形、沉降槽的宽度系数以及最大隆沉的变化规律。最后对解析方法和数值模拟规律归纳总结，编写了地铁施工诱发地层沉降的快速分析平台。　　（1）总结归纳国内外现有盾构隧道施工对地表沉降影响的解析方法，并对其进行了相应的修正，提出了盾构隧道施工期和工后期引起地层变形的9个影响因素，并对其进行敏感性分析，其敏感度系数Q排序为：盾尾注浆填充率（Q=-6.22）＞地下水位下降（Q=4.64）＞松动圈再压缩（Q=1.44）＞盾构机的仰头叩头（Q=1.05）＞盾构偏心超挖（Q=1.01）＞超孔压消散（Q=0.86）＞支护反力不足（Q=-0.57）＞列车运行振陷（Q=0.46）＞土舱压力不足（Q=-0.45），其中盾尾注浆填充率对沉降影响最敏感，其次为地下水位下降的影响。　　（2）基于FLAC3D数值方法对地铁施工影响地层移动的因素进行了模拟，进一步研究了支护应力比、盾尾注浆填充率、注浆压力比、隧道埋深、地层含水率、盾构超挖、衬砌渗漏、地下水位下降等因素对地表沉降的影响程度。结果表明：支护应力比约为0.8时，地表沉降达到最小；埋深增大到一定程度时，隧道的施工对地表的变形影响会逐渐减小；埋深的增加也会增大地表产生沉降形变的区域范围；地层平均含水率的增大使地表沉降量呈增大趋势；为了合理控制地表沉降，盾尾注浆填充率应控制在60%以上；合理的注浆压力比可以有效地减小地表的不均匀沉降，注浆压力比为1.1时差异沉降最小，注浆压力比为1.2时拱顶上方地表沉降最小；衬砌渗漏期间，沉降槽宽度系数、地表最大沉降量均与相对渗透系数呈对数关系；地下水位每下降1m，地表沉降增加约13mm。　　（3）基于数值模拟结果，对各影响因素展开敏感性分析得出各敏感度系数：盾尾注浆填充率（Q=-2.28）＞注浆压力不足（Q=-2.10）＞地下水位下降（Q=1.35）＞土舱压力不足（Q=-0.40）＞衬砌均匀渗漏（Q=0.35）；并与解析解的敏感性分析结果对比，得出与解析解中相同的结论即地表沉降对注浆填充率的变化响应最为敏感；对比结果还表明地下水位下降对地面沉降的影响也不容忽视。　　（4）通过总结归纳国内外现有盾构隧道施工对地层移动、地表建筑物构筑物变形规律影响的预测公式，根据其各自适用特点进行分类总结，并将数值分析所得的地面沉降规律计算公式一并纳入到“地铁施工诱发地层移动及对建筑物影响快速分析平台”中，可以实现对盾构施工诱发地表或建筑物沉降变形的快速评估，也可以根据实测数据进行沉降参数的反演。最后，通过西安地铁二号线某区段的实测数据反演，得出的沉降参数及拟合沉降曲线与实测值吻合度较好，可以为类似工程提供参考。
作者：	东永强
专业：	建筑与土木工程
导师：	朱才辉;朱武卫
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安理工大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文