盾构隧道内堆载对基坑开挖引起的隧道上浮量的控制效果研究

基坑开挖会引起下卧盾构隧道产生上浮,隧道内堆载可以有效控制上浮量。本文采用两阶段方法,推导隧道内堆载措施下基坑开挖引起的盾构隧道上浮量计算公式。首先,基于影像源法计算基坑开挖坑底隆起引起的隧道附加应力,采用能够考虑土质条件的方法计算得到隧道内堆载引起的隧道附加应力,叠加得到总的附加应力;其次,采用转动与错台协同模型计算得到隧道受力与变形;使用Midas有限元软件对具体工况进行三维建模,并将隧道纵向隆起量数值模拟结果与公式计算结果进行对比。研究结果表明:本文方法计算结果与有限元模拟结果较吻合,验证了本文方法的合理性;假设基坑开挖长度为L,最佳堆载范围为距离堆载中心±L/3范围内,超出最佳范围时堆载控制效果减弱;土体内摩擦角对隧道变形影响较大,土体内摩擦角越小,堆载对隧道变形的控制效果越好。

重叠盾构施工引起土体变形的随机介质理论计算

对现有的随机介质理论进行拓展,引入适用范围更广的沉降槽宽度系数取值方法,通过对上线和下线盾构隧道分别计算再叠加的方法,建立重叠盾构隧道施工引起的土体变形计算方法,可以计算地表沉降、深层土体沉降和水平位移,将实测数据与计算结果进行对比。结果表明文中方法计算结果与实测数据比较吻合,具有可靠性;重叠盾构隧道施工引起的地表沉降呈V形;重叠盾构隧道施工引起的土体变形都在隧道轴线处达到最大值;随着深度增加,在隧道上方处的土体变形增大;盾构机在离开开挖面1.5倍上线隧道埋深后,沉降基本稳定,离开开挖面2倍上线隧道埋深后沉降不再增加;由于重叠盾构隧道上下线隧道埋深不同,两条隧道的关键参数取值也不同。

多因素下重叠盾构隧道施工引起土体变形研究

研究多因素影响下重叠盾构隧道施工引起的土体变形,基于椭圆形非等量径向土体移动解计算由土体损失造成的土体变形,正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力、附加注浆力引起的土体变形通过弹性力学Mindlin解计算。根据实际工程施工顺序,分别计算出上线、下线各因素引起的土体变形,最后叠加得到总的土体变形。利用文中方法计算某重叠区间地表沉降,与实测数据进行对比,验证文中方法的可行性,并研究不同因素在土体变形中造成的影响规律。研究结果表明,多因素影响下的土体变形理论计算结果与实测数据基本相同;相较于其他三个因素,土体损失对土体变形影响更大;施工产生的土体变形,在离开挖面±20m处的土层中变化比较剧烈,在超出这个范围后土体变形基本稳定。

基于统一解的重叠盾构隧道施工引起土体变形研究

基于盾构法隧道统一土体移动模型解,通过分别计算上线、下线隧道引起的土体变形再进一步叠加的方法,建立重叠盾构施工引起的土体沉降和深层土体水平位移计算公式。将本文方法所得计算结果与实测结果、有限元模拟结果进行对比,并对深层土体水平位移变化规律进行研究。研究结果表明:本文方法所得计算结果与实测结果、有限元模拟结果比较吻合,验证了本文方法可靠性;重叠隧道施工引起的地表沉降曲线符合正态分布规律,沉降曲线呈V形;深层土体水平位移呈S形,最大值出现在隧道埋深位置附近;由于重叠工况上线、下线隧道埋深不同,2条隧道的土体损失率以及土体移动焦点到隧道中心点距离的取值也不同。