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原文传递地铁隧道盾构施工中的几个问题

论文题名：	地铁隧道盾构施工中的几个问题
关键词：	超孔隙水压力;盾构施工;固结沉降;土体扰动;地铁隧道
摘要：	盾构隧道技术已成为近年来城市地下工程施工对周围地层扰动最小的施工方法，但由于地质条件和施工工艺的限制，盾构施工还是会不可避免地引起地层的扰动，引起地层变形及地面沉降。地面沉降的两个基本原因为：一是不排水的地层损失；二是盾构隧道周围受扰动土体的固结和蠕变。当地层变形超过一定范围时，就会危及临近建筑物和地下管网的安全，引起一系列的环境岩土问题。由此可见，对盾构施工引起周围地层的沉降研究具有重大的意义。对于盾构施工引起的固结沉降及其相关问题的研究是本文研究的重点，主要研究内容如下：　　 (1)垂直土体变形区域边界线的水平倾角是描述盾构施工引起的土体扰动范围的重要因素。对盾构施工引起的扰动范围进行了研究，根据极限平衡原理，得到了垂直土体变形区域边界线的水平倾角计算公式。在使用有限差分法确定的塑性区域基础上，研究了垂直土体变形区域边界线的水平倾角与盾尾间隙参数及隧道埋深的关系。　　 (2)土体开挖卸荷引起应力释放，产生超孔隙水压力。在考虑盾尾间隙的条件下，根据隧道施工前后土体应力的变化值，应用Henkel超孔隙水应力理论，推导了在弹塑性土层中隧道施工产生的超孔隙水压力的计算公式。同时采用数值分析方法，考虑了盾尾间隙参数及隧道埋深对超孔隙水压力的影响。　　 (3)盾构在低渗透性土层中开挖，常常伴随着地表下沉，究其原因为超孔隙水压力消散引起固结沉降的结果。在超孔隙水压力研究的基础上，使用有限差分数值计算程序，对盾构施工引起的固结沉降进行了分析。研究成果成功的应用于上海地铁2号线，算例分析结果表明，该方法的预测值与实测值吻合较好。　　 (4)基于振动结构模态分析理论，建立刀盘有限元计算模型，分析盾构刀盘的模态特性，得到刀盘振型分析的结果同盾构掘进中出现的实际问题现象相一致。另外，以模态分析的结果为依据，提出了增大刀盘模态的方法及对刀盘结构设计的建议。此设计建议可应用于其它盾构刀盘的结构设计中，具有较大的工程实用价值。
作者：	敖日汗
专业：	力学;固体力学
导师：	张义同
授予学位：	博士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文