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软弱土地层中盾构隧道施工地表沉降计算方法及其应用
| 论文题名： | 软弱土地层中盾构隧道施工地表沉降计算方法及其应用 |
| 关键词： | 盾构隧道;地层变形;沉降控制;软弱土地层;数值模拟 |
| 摘要： | 随着城市化进程的加快，城市交通拥堵问题突出，地铁成为了解决城市交通拥堵问题的主要渠道，为人们的生活带来了便利。然而，当盾构隧道穿越软弱土地层上的密集建筑群、重要管线等基础设施时，施工对地表变形控制要求很高，若变形控制不当则会导致安全事故频发，造成人员伤亡和巨大的经济损失。沉降控制是盾构隧道安全施工中的关键问题，目前许多学者针对盾构施工中的沉降控制问题开展了大量研究，并取得了诸多进展，但目前关于盾构隧道施工全过程的沉降计算分析方法尚需进一步完善，综合考虑盾构掘进超挖、同步注浆、浆液扩散和土体固结过程的沉降计算分析方法较少，同时当前的沉降经验公式中大多仅考虑土层损失，尚不能考虑潜在超挖和浆液扩散损失对地表沉降的影响，针对以上问题，通过揭示潜在超挖、浆液扩散损失的机理，基于Peck公式提出考虑潜在超挖和浆液扩散损失效应的计算方法，通过对盾构施工过程中不同阶段的沉降分析，建立能够模拟施工全过程沉降的数值计算方法，通过数值手段分析不同施工因素对地表沉降的影响，给出施工参数建议。具体研究内容与成果如下： (1)基于Peck公式，提出了能够考虑刀盘潜在超挖和注浆扩散损失影响的沉降计算方法。该方法考虑了刀盘开挖时的潜在超挖量及浆液的渗透扩散效应，定义了刀盘超挖系数和浆液扩散损失系数，推导了刀盘超挖系数和浆液扩散损失系数经验计算公式，通过实测沉降数据确定刀盘超挖系数和浆液扩散损失系数取值范围。 (2)基于盾构施工沉降全过程的分析，建立了能够综合考虑各沉降影响因素的有限元计算方法。该方法模拟了盾构施工超挖阶段、注浆阶段、浆液扩散阶段、土体固结阶段的施工过程，为沉降控制提供了技术手段。 (3)基于盾构施工全过程有限元模拟方法，分析了盾构隧道施工参数对地表沉降的影响规律。分析了超挖量、同步注浆量、注浆压力、二次注浆对地表沉降的影响，为施工控制提供了参数确定方法。 (4)基于修正的Peck公式方法和数值方法，结合某一现场盾构隧道工程，分别在沉降控制值条件下对施工参数进行了反分析，通过分析提出了施工参数建议值，指导了现场施工，结果沉降控制在要求的范围内。 |
| 作者： | 石可 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 孙立强;侯晋芳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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