Research on Characteristics of the Lateral Settlement Trough Caused by Shield Construction

The characteristics of settlement trough induced by shield construction in soft soil area in Shanghai were analyzed based on test materials in situ. The shape of the trough, the relationship between trough and buried depth of tunnel, trough evolvement with time and relationship between trough width coefficient and buried depth of tunnel and time were profoundly researched by mainly using the methods of statistics, fitting, comparison and drawing, deriving the conclusions which are of important guidance in the area.

粉细砂地层双线盾构施工实测地表沉降规律分析与预测

依托南通地铁二号线某区间盾构隧道施工,针对盾构穿越典型粉细砂地层条件,对双线盾构隧道施工引起的地表沉降开展现场测试和规律分析,对经典Peck公式在南通地区粉细砂地层中双线盾构施工的适用性进行探讨,并研究先行线和后行线土体损失率和地表沉降槽宽度系数的取值及影响因素。研究结果表明,在粉细砂地层中,后行线隧道施工对地层的二次扰动效应会引起先行线轴线上方地表沉降的显著增加,且二次扰动效应明显强于其他软土地层,但弱于砂土地层;相较于淤泥质土地层,在粉细砂地层中盾构停机对地表沉降的影响更为显著;先行线和后行线施工引起土体损失率比值η_(1)/η_(2)在1~5倍范围内,平均值为2.3,先行线和后行线地表沉降槽宽度系数比值K_(1)/K_(2)在1~2倍范围内,平均值为1.4;砂土、粉细砂和粉土地层中土体损失率比值η_(1)/η_(2)均大于1,η_(1)/η_(2)和K_(1)/K_(2)与隧道覆土深度比(H/D)相关性较弱。

基于Peck公式的隧道盾构施工引起的地表沉降预测研究

隧道盾构施工引起的地表沉降预测受到诸多因素的影响,在实际应用中有较大的误差。为更准确地预测隧道盾构施工引起的地表沉降,基于南京地区过江通道隧道工程开挖引起的地表沉降大量的实测数据,采用数学方法,引入地表最大沉降量修正系数α和沉降槽宽度修正系数β对Peck公式进行修正,使之适用于研究区段工况。实例应用结果表明:当α介于0.9~1.0、β介于0.9~1.1时,采用Peck修正公式可得到较好的地表沉降预测效果。

基于修正Peck公式的软土地层超大直径顶管施工地表沉降特性研究

依托深圳市超大直径钢顶管清污分流项目,研究了复杂软土地层地表沉降规律﹒首先,基于现场地表沉降50组实测数据对Peck公式进行修正,推导出拟合函数表达式,并给出了软土地层地表沉降Peck曲线上限和下限解;然后,采用有限元方法精细化模拟顶管施工动态过程,进行摩阻力、机头压力和土体弹性模量参数敏感性分析,总结出横、纵断面地表沉降失稳破坏区范围和影响参数临界值;最后,采用半解析半数值法,确立了修正Peck公式各参数间的函数关系﹒结果表明:修正后的Peck公式可准确预测复杂软土地层地表沉降,其地层损失率取值范围为0.130%~0.238%;地表沉降与摩阻力呈正相关,与弹性模量呈负相关;顶管摩阻力和机头压力临界值应分别控制在15 kN和0.2 MN;横向地表沉降扰动区范围为2D~2.5D,纵向隆起区分布范围为1.25D~2D;沉降槽宽度i与覆跨比(H/D)呈指数函数关系,S_(max)/g~H/D关系可用修正Clough公式进行描述.

地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降规律研究

通过大量现场监控量测数据的统计分析,研究北京地区黏性土与砂性土互层的特定地质条件下,地铁车站浅埋暗挖法施工引起地表沉降的一般规律。分析结果表明:约占69.8%的暗挖地铁车站,地表沉降值小于60 mm,大于相应沉降值的累计发生频率曲线符合正态分布。地表沉降槽宽度参数的取值范围与施工方法密切相关,对洞桩法而言,该值为0.61～0.82;而对中洞法而言,该值则为0.40～0.65。不同施工方法引起的地层损失率也有差异,对洞桩法而言,该值为0.39%～1.41%,均值为0.93%;而对中洞法而言,该值为0.49%～1.03%,均值为0.69%。所得结论可用于初步判断车站施工引起的最大地表沉降,并可为地铁车站施工环境影响(包括桥桩、建筑和管线等)预测提供依据。

Peck法在武汉地铁隧道地表沉降预测中的适用性分析

运用Peck法进行隧道地面沉降预测时,须求解适合于研究区域内特殊地质条件的沉降槽宽度i,该参数随区域特殊地质条件的差异而变化较大,这导致Peck方法的运用具有很强的地域性。运用最小二乘法对武汉地铁第24标段隧道区间的地面横向沉降量实测数据进行了Peck曲线拟合,结果表明:隧道纵向中线埋深与沉降槽宽度i在本区间也大致存在线性关系,即i=kH,且在本区间地层多为黏土、粉质黏土、黏土夹碎石情况下的k值宜取为0.7～0.9之间;当隧道中线埋深为10～15m之间时,约50%的监测断面系数k可取值为0.8,最大可取值为0.95,总体上其平均值约为0.86。运用前人提出的i值经验公式计算结果与拟合值进行比较,所得比值可作为修正系数对不同的经验公式做相应的系数修正,使之能够满足不同地域特殊地质条件下i值的计算需要。运用Peck法进行本区间隧道施工引起的横向地面沉降预测研究是可行的,其沉降槽曲线可以很好地拟合及预测本区间地铁隧道施工引起的地面沉降情况。

地铁区间浅埋暗挖施工的地表沉降特征

通过大量现场监控量测数据的统计分析,研究在北京地区黏性土与砂性土互层的地质条件下地铁区间隧道浅埋暗挖法施工引起地表沉降的一般特征。结果表明:对于所考虑的17个北京地铁区间工点的现场监测数据,约有95.3%的最大地表沉降小于40mm,大于某沉降值的累计发生频率曲线符合正态分布;地表沉降槽宽度参数的取值范围为0.26～0.60;地铁区间隧道施工引起的地层损失率在0.19%～2%之间。

浅埋暗挖隧道地面沉降槽宽度系数取值的研究

浅埋暗挖法隧道施工引起的沉降槽宽度系数i值与隧道的半径R、隧道的埋深z和土质有关.采用Attwell分析公式,通过有限元数值模拟得到不同埋深z下的i值,从而求解出公式中的待定系数K与N,得出新的i值计算公式.在进行待定系数求解时,发现lni与lnz的关系存在线性分段性,对i值的公式进行了分段讨论,结论如下:隧道埋深较浅时,半径R变化对i值影响大,对应z/D为1.24~1.80时,K=1.73,N=0.17,i/R=1.73×[z/(2R)]^(0.17);隧道埋深较深时,埋深z变化对i值影响大,对应z/D为1.80~3.28时,K=1.35,N=0.55,i/R=1.35×[z/(2R)]^(0.55).通过实测数据分析并与前人公式对比,结果表明上述公式在杭州软土地区浅埋隧道沉降槽宽度系数的取值更加精确.

地铁隧道施工引起地层位移规律的探讨

目前对城市隧道开挖所引起的地表以下地层的位移规律的认识还很不充分,长期以来只有定性地认识。英国学者Mair等人(1993年)根据在黏土中的有限实测资料,基于预测地表位移的Peck公式,考虑了沉降槽宽度随深度变化,从而提出了地表以下的位移计算公式。他们的研究成果被广泛引用,但是由于其仅适用于黏性土,且假定地表处沉降槽宽度参数为0.5,因此在应用上受到很大的限制。在Mair公式的基础上,着重讨论了沉降槽宽度参数随地层深度的变化趋势,并提出了修正计算公式,不仅可以考虑地表沉降槽宽度参数与0.5相差较大的情况,还适用于砂类土地层,因此比Mair公式具有更广泛的适用性。

西安黄土地层盾构施工的Peck公式修正

以西安黄土地区某区间段地铁隧道盾构施工实测数据为基础,通过peck公式的两个重要参数,即沉降槽宽度系数K,地层土体损失率η,对Peck公式进行修正,使其能适用于黄土地区,并为今后黄土地区地铁的盾构施工提供参考依据。研究表明,修正后的沉降槽宽度系数为K=0.42～0.445,地层损失率应根据不同的地层情况和施工参数进行确定,一般情况下取η=0.82%～1.65%是合理的。

盾构施工引起的地表横向沉降槽分析

基于龙东路-世纪公园站区间隧道现场实测资料,对由盾构施工引起的沉降槽的形状进行了深入研究。首先绘出埋深不同的沉降槽的实测形状;再利用数学拟合方法对沉降槽的形状、影响范围、宽度系数及最大沉降量出现的位置进行的研究,指出它们均与隧道的埋深有着密切的关系;最后,用统计学的方法给出隧道埋深与最大沉降量以及沉降槽宽度系数与隧道埋深之间的定量关系式。

盾构施工引起地层损失率的变化特征

以北京地铁14号线方庄—十里河站区间为背景,建立ABAQUS数值模型,并结合Peck公式对地层深层位移曲线进行拟合分析,提出用折线法修正拟合法计算相应深度的地层损失率,并结合现场原位测试试验进行对比验证。结果表明:地层损失与沉降槽宽度系数、最大沉降值成正相关关系,地层深层位移曲线符合Peck公式的正态分布特征,地层损失率在不同深度地层中基本不变,原位测试试验的地层损失率约为0.38%~0.39%,可为类似条件下地层损失的控制及计算提供借鉴。

南京地层地铁隧道施工的Peck公式修正

通过南京地区施工得到大量地表沉降实测数据,研究地铁隧道施工引起地表沉降问题,运用线性回归结合最小二乘法数学方法,引入两个修正系数:沉降槽宽度修正系数β、地表最大沉降修正系数α,对Peck公式两个重要参数———沉降槽宽度系数K、底层土体损失率η进行修正,使之适用于南京地质条件下研究区间涉及的工况。结果表明:地表最大沉降修正值α介于0.5-0.9,沉降槽宽度β介于0.6-1,此时沉降槽宽度系数K介于0.35-0.75,土体损失率η介于0.4%-0.85%,得到修正后Peck曲线与地表实测沉降数据更吻合。

盾构隧道开挖引起地层位移计算理论的对比与修正

隧道开挖引起的地层位移历来是学术界和工程界所关注的热点问题。首先,阐述了盾构隧道开挖引起地层位移的传统计算理论,对国外5条经典盾构隧道实例进行了计算和对比,分析结果表明:Peck经验公式、Yoshikoshi法和Celestino法拟合精度均较高;Loganathan和Poulos法计算得到的最大沉降值略小于实测值;Sagaseta法与Verruijt和Booker法的计算结果几乎相同,最大沉降量均明显偏低;Park浅埋法计算结果与实测值较为吻合。其次,基于多条盾构隧道的地表沉降实测数据,得到了地表沉降槽宽度系数is的修正拟合公式,该公式表明:is与隧道的开挖半径R、埋深h和土质条件(土体内摩擦角φ)有关,且与R+h tan(45°-φ/2)呈线性关系;此外,对多组盾构隧道深层土体沉降实测数据进行统计分析,获取了深层土体沉降槽宽度系数iz的修正拟合公式,该公式表明:iz与地表沉降槽宽度系数is之比iz/is,同该土层深度hz与隧道上覆土层厚度T之比hz/T之间呈对数函数关系。实例对比分析结果表明:地表和深层土体沉降槽宽度系数修正拟合公式均能较好地预测地层变形。

盾构隧道施工引起铁路路基沉降槽宽度系数计算方法

盾构隧道施工不可避免地对隧道周围地层产生扰动,从而产生地层损失和路基沉降,路基沉降分析是盾构隧道的一个重要方面。基于Peck公式,逐步推导出单洞盾构隧道下穿铁路轨道路基沉降槽宽度系数的计算公式,从而对Peck公式进行修正,并结合福州地铁一号线的监测数据进一步验证了修正后的Peck公式的合理性和适用性。

大直径土压平衡盾构引起的地表变形规律研究

受地下空间和道路路由的限制,北京地铁14号线东风北桥站至京顺站区段采用单洞双线的布置方案,隧道建设采用10m直径土压平衡盾构。为系统掌握城市大直径盾构施工引起的地表变形,在隧道沿线布设测点进行了地表变形监测。通过对监测数据和盾构掘进参数的统计、回归和拟合分析,获得了地表沉降最大值、沉降槽宽度系数和地层损失率等关键特征参数,掌握了地表变形的总体特征。结合具体监测断面,深入分析了隧道埋深、上部土层条件(黏土或砂性土)、同步注浆量、土仓压力等对地表沉降变形的影响。研究成果对于城市大直径土压平衡盾构工程有较好参考价值。

砂卵石地层盾构隧道施工地表沉降槽宽度系数分析

首先对比分析当前沉降槽宽度的计算方法,优选出O'Reilly&New经验公式。然后通过成都地铁7号线现场实测地表沉降数据对O'Reilly&New经验公式进行修正,得出地表沉降最大值,绘制沉降曲线,从而达到预测地表沉降的目的。经成都地铁3号线的实测数据验证,修正后的经验公式能较为准确地计算出沉降槽宽度,适用于砂卵石地层盾构隧道地表沉降的预测。

软土地区盾构隧道施工沉降槽的特征分析

根据实测资料 ,分析了上海软土地区盾构隧道施工时所形成的沉降槽的特征。通过统计、拟合、对比及作图等方法 ,对沉降槽的形状、沉降槽与隧道埋深的关系、沉降槽随时间的演变以及沉降槽宽度系数与埋深和时间的关系进行了深入的研究 ,得出了在软土地区具有重要指导意义的结论。

大连地铁隧道施工的Peck公式改进

为研究地铁隧道施工引起地表沉降问题,以大连地区地铁隧道开挖大量地表沉降实测数据为基础,运用数学方法,在Peck公式中引入两个修正系数:α(地表最大沉降修正系数)及β(沉降槽宽度修正系数),使之适用于大连地质条件下研究区间工况.通过大量实测数据分析,结果表明:当沉降槽宽度修正系数值β和地表最大沉降修正系数值α分别位于0.5～1.0、0.5～0.9之间时,得到的Peck曲线与原始Peck公式预测曲线相比,更加吻合地表沉降实测数据,预测效果更优.

基于灰色关联理论的Peck法隧道地表移动参数影响研究

在预测隧道施工引起地表变形的算法中,Peck法发挥着重要作用。但该法对地表移动参数的研究往往依据经验,只考虑了部分因素的作用。针对这种局限性,在收集整理乌鲁木齐地铁1号线数据资料的基础上,借助数值模拟手段,运用灰色关联理论,对Peck法中的地表移动参数(沉降槽宽度系数i和地层损失率η)进行了研究。选取了土体参数、隧道设计指标和监测指标中的8个影响因子,计算其与i和η的关联性,得到以下结论:泊松比对i的影响远远高于其他因素;η的取值与内摩擦角的关联性较小,与其他7个影响因子的关联性差别不大,通过经验法综合考虑所有因素的取值是合理的。