大断面浅埋隧道地表沉降Peck修正公式及其应用

针对经典Peck公式未考虑隧道断面形状、埋深对大断面浅埋隧道地表沉降影响的不足,考虑断面形状与隧道埋深修正系数改进Peck公式。利用白塔山隧道地表沉降实测数据对修正公式进行验证,两个监测断面预测值与实测值平均相对误差8.3%,最大相对误差18.4%。进而采用修正Peck公式对不同断面形状、不同埋深隧道开挖引起的地表沉降进行预测。结果表明:地表最大沉降与断面形状修正系数成正相关,地表最大沉降依次为矩形-1(Ⅰ)>马蹄形-1(Ⅱ)>圆形(Ⅴ)>矩形-2(Ⅲ)>马蹄形-2(Ⅳ);随着大断面浅埋隧道埋深增加,地表最大沉降减小而地表沉降槽宽度相应增大。地表沉降曲线形态由窄而深过渡到宽而浅,地表核心沉降区面积也逐渐减小。研究成果可为类似工程提供理论支持和技术参考。

城市轨道交通工程盾构施工地表沉降槽宽度系数研究

探讨了城市轨道交通工程施工中的地表沉降槽宽度系数。通过对兰州轨道交通2号线两个区间设计里程的详细工程概况、地质、隧道结构以及监测数据,结合目前研究现状,对兰州地区特殊的卵石+红砂岩地层条件下盾构施工沉降槽宽度系数的计算方法适用性进行研究。通过研究区间隧道的设计参数,包括施工方式、隧道埋深、隧道半径等,结合工程地质特征,分析监测数据,探讨沉降槽宽度系数取值的合理性和适用性,并提出结论,为城市轨道交通工程施工提供参考。

上软下硬地层隧道盾构施工地表沉降影响因素及规律研究

为研究盾构隧道穿越上软下硬地层时,开挖面内不同土岩厚度比对地表沉降的影响,以贵阳轨道交通3号线某区间隧道为工程背景,保持隧道埋深和双线隧道间距不变,建立7种工况下的三维有限元模型,通过与实测数据对比分析得到沉降规律,并利用双线隧道的44组地表沉降数据,拟合出适用于当地复合地层的Peck分段公式。研究结果表明:从整体看,数值模拟的沉降曲线均为W形,地表最大沉降位于先行隧道上方;穿越红黏土层时地表更易受到扰动而产生不均匀沉降,随着土岩厚度比的减小,模拟曲线对称性增强,左右隧道的沉降差缩小,整体沉降值基本表现为减小趋势;总结土岩厚度比与修正系数的关系,图表显示Peck分段公式能较好地预测贵阳上软下硬地层的沉降规律。

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。

相邻工作面开采扰动下覆岩破坏及地表沉降特征研究

为研究相邻工作面开采扰动下工作面上方覆岩破坏及地表移动特征,以新疆某矿地质条件为基础,采用相似材料模拟试验研究了相邻工作面开采扰动下工作面上方覆岩破坏特征,并结合数值模拟分析地表沉降规律。研究表明:受相邻工作面采动影响,工作面上方覆岩非贯通裂隙左侧和左下方各发育有两段微小横向非贯通裂隙,导水裂缝带高度由74.5 m发育至78.2 m;相邻工作面开采后中间区段煤柱由于支撑压力叠加,覆岩产生较高的剪切破坏,工作面覆岩破坏高度受二次扰动影响提高12.35%,整体破坏形态呈“马鞍形”;结合地表沉降监测数据,单工作面开采地表沉降值2.85 m,移动下沉曲线呈“V”形,受相邻工作面采动影响,地表下沉系数增长6.7%。研究结果可为类似矿井工作面安全开采提供参考依据。

Peck修正公式在郑许市域铁路地表沉降预测中的应用

为准确预测粉土、粉细砂地层盾构隧道开挖引起的地表沉降量,采用线性回归拟合方法,对郑州机场至许昌市域铁路(以下简称“郑许市域铁路”)盾构隧道施工引起的地表沉降监测数据进行分析,并引入地表最大沉降修正系数α、沉降槽宽度修正系数β,对传统Peck经验公式进行修正。结果表明:Peck拟合曲线和实测数据吻合度较高;当α在0.5~2.5区间、β在0.3~0.7区间变化时,修改后的Peck曲线与实测数据更为相近。研究成果可为以后类似地层隧道选线、盾构掘进、盾构异常分析及线路沉降预测等提供借鉴。

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.

基坑降水引起地表沉降计算系数M的修正

结合武汉市Ⅰ级阶地工程地质特性,为更准确预测基坑降水引起的地面某点沉降量,通过运用有效应力原理及土体沉降理论,改进了基坑降水引起地表沉降的计算方法。根据地下水渗流特点,结合分层沉降监测数据曲线,探讨了各土层在降水过程中的分层沉降规律,验证了导致地表沉降的主要压缩层为交互层(黏土夹粉砂、粉土)。通过工程实例,仅计算交互层的沉降量并与地表沉降对比,分析经验系数M_(s)的影响因素,从压缩模量E和降水时间t两个角度分别修正经验系数M_(1)、M_(2),参数M_(1)取值范围0.4~0.5,参数M_(2)取值范围0~1.0,修正后误差减小了18.9%~57.6%,更贴近接近实际。

弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型研究及应用

弱胶结地层重复采动条件下的地表沉降特征对西部弱胶结矿区煤炭资源安全高效开采与生态修复具有十分重要的意义。采用理论分析、相似模拟、数值模拟及现场监测等方法,对弱胶结地层矿区重复采动条件下的覆岩运移规律及地表沉降模型进行了研究,并进行了工程应用。通过理论分析探讨了弱胶结岩石的碎胀性特征及重复采动覆岩运移对地表沉降的影响机制,建立了“弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型”,其中弱胶结岩石的碎胀系数、下层煤的采厚均与弱胶结地层重复采动地表最大下沉值之间呈线性关系。通过相似模拟、数值模拟分析了弱胶结地层重复采动覆岩与地表沉降特征。研究结果表明:弱胶结地层初次采动和重复采动覆岩离层高度发育规律基本一致,均呈现阶梯状上升;重复采动地表下沉曲线呈非对称性分布,最大下沉值偏于开切眼侧的规律;并给出了初次采动和重复采动后的覆岩最高发育高度、地表最大下沉值和地表下沉系数。采用已建立的地表最大沉降模型对现场地表最大下沉值进行预测,地表最大沉降模型预计值与工作面回采过程中现场实测值相近,验证了“弱胶结地层重复采动条件下地表最大沉降模型”的合理性,同时工作面回采结束后的地表最大下沉预计值可为现场实际工作提供参考依据。

修正的Peck公式在长沙地铁隧道施工地表沉降预测中的应用

在目前众多预测地铁隧道开挖引起地表位移的经验方法中,Peck提出的高斯方程是最简便,也是应用最为广泛的方法。由于这一公式的提出是基于有限地区的实测资料,在应用前应先进行基于当地实测资料的验证工作。根据长沙市地铁开挖的实际观测数据,采用回归分析法引入两个修正系数,即地表最大沉降修正系数和沉降槽宽度修正系数,对Peck公式进行了修正,得出了适用于长沙地区的Peck公式。工程实践表明,修正的Peck公式对长沙地区隧道施工地表沉降预测具有工程指导意义。

盾构隧道施工引起地表沉降的Peck公式预测方法修正

Peck法是目前预测地铁盾构隧道施工引起地表沉降最简便、应用最普遍的方法。但由于Peck法的应用存在一定局限性,套用不同地区的经验往往会产生误差,所以应基于当地的实测数据对其进行修正。根据南宁轨道交通盾构隧道施工引起地表沉降的监测数据,采用回归分析方法并引入最大地表沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β,对Peck公式修正,得出了适于南宁地区圆砾、粉砂和粉土地质条件下的Peck公式。结果表明:当α值位于0.6~1.0,β值位于0.4~0.8时,所得的修正后Peck预测曲线与实测的地表沉降数据更为符合。

地基沉降修正系数的Bayes概率推断

通过分析常规方法在沉降修正系数的选取中具有的定值性和随意性,引入建立在过去信息和现在样本信息之上的Bayes理论,结合某客运专线红黏土路基工程,提出用后验分布得到修正系数的取值范围。实例研究表明,用以往经验综合样本信息,估计修正系数的先验概率在某一区间上服从均匀分布。由现场载荷试验实测沉降量与理论计算沉降量分析所得的修正系数,将现场量测的沉降变形信息与先验信息结合起来,利用Bayes统计理论,由小样本试验数据推算得到修正系数的后验概率服从正态分布。对后验分布所得参数进行区间估计,得到该区域红黏土地基沉降修正系数的取值优化区间为[1.0,1.7],分析了不同荷载作用条件下沉降修正系数的概率分布模型。

高速铁路穿透型CFG桩复合地基沉降计算修正系数分析

为掌握铁路工程CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降计算修正系数变化特点,基于武汉-广州高速铁路24个路堤断面的地基沉降测试数据,结合地勘和设计参数,分析了地基沉降计算修正系数的变化规律及工后沉降的时间效应特征,结果表明,软弱土层浅薄的穿透型CFG桩复合地基具有优良的沉降控制效果,对应的地基沉降计算修正系数在0.63～0.17之间,较当量压缩模量相当的《铁路工程地基处理技术规范》推荐值偏低约1/3;地基沉降表现出显著的时间效应特征,地基工后沉降占最终沉降的比值有随时间逐渐降低的趋势;路堤填筑速率加快和地基布桩间距加大,对穿透型CFG桩复合地基工后沉降占最终沉降的比值有明显增大作用,地基沉降稳定所需的时间更长。

考虑侧向变形的路堤沉降一维法计算修正系数研究

软土路基中三维固结效应以及路堤的应力重分布产生的水平推力,引起的侧向变形是不容忽视的。通过非线性有限元计算,分别给出了一般粘性土和软土的沉降修正系数式子,它们是在路堤高度及路基土体孔隙比之间直接建模的,主要适用于均质或近似均质的路基。实例计算表明:经过修正后,沉降一维计算结果基本上可考虑到土体的侧向变形,且修正后的沉降比较接近实测值,在工程上具有一定的参考价值。

软土地区矩形隧道地表施工沉降的Peck公式修正

根据昆明某软土地区矩形隧道施工的实测数据,对Peck经验公式进行修正,得到修正后的Peck公式。根据浅埋暗挖法施工特点,提出修正的Peck公式分为左线和右线表达式,引进参数α_L和α_R对2类表达式中的开挖宽度D进行修正;同时引进参数β_R和β_L对左线和右线表达式中沉降槽的宽度系数i进行修正。经过修正后的Peck公式能很好地预测软土地区矩形隧道地表施工沉降。

修正系数法预测软基高速公路沉降研究

基于单向固结理论,提出了一个预测软基高速公路沉降的经验公式,该式中含有复层地基固结系数的加权值Cv和各层的压缩系数αv,设它们的修正系数分别为α、β;接着根据前期沉降实测数据,用0 618法优化出上述这两个修正系数;然后利用该式对工后沉降进行了预测。实例计算显示:该法精度高,令人满意,在实际工程中具有一定的参考价值。

吹填淤泥土真空预压沉降计算修正系数的分析

同天然软土相比,吹填淤泥土初始含水量高,初始孔隙比甚至超过3。通过对比国内不同行业的相关规范可知,软土地基设计阶段的沉降计算尤其是沉降修正系数取值难以适用于吹填淤泥土。通过对天然软土地基沉降计算进行分析,研究了吹填淤泥土采用真空预压处理下的沉降特点。结果表明,吹填淤泥土沉降修正系数的取值范围幅度远大于规范给定的取值范围。对不同地区吹填土沉降数据进行分析,从实例角度验证吹填淤泥土沉降计算修正系数取值范围;对吹填淤泥土沉降与厚度关系曲线进行拟合,得出沉降量与吹填层厚度的比值在初步设计阶段可按吹填厚度的30%考虑。

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。

地形不对称条件下盾构隧道掘进施工的地表沉降特性

为解决盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响问题,依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程,考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力,对其掘进施工过程展开精细化数值模拟,并与实测地表沉降结果进行对比分析.进一步地,引入宽度修正系数α,提出沿江不对称地形条件下的修正Peck公式;同时开展16种不同地形条件下的数值模拟,探讨岸坡距离与拱顶埋深对地表沉降特性的影响.结果表明:最大地表沉降S_(max)和宽度修正系数α,均随着岸坡距离和拱顶埋深的增大,呈近似线性的负相关趋势.上述研究可为类似条件下的盾构隧道施工提供借鉴.

基于指数曲线模型的沉降修正系数推求

海堤工程地基沉降修正系数的正确选取,关系到利用分层总和法计算地基沉降量的精度.依据某围垦工程原位监测数据,利用曲线拟合法的指数曲线配合法,对某围垦工程海堤外海侧镇压平台及堤轴线附近的沉降观测点数据进行了分析计算,得到了主堤下地基的主固结沉降量及最终沉降量,并推算了沉降修正系数;同时利用分层总和法,计算了地基的主固结沉降量,验证了本方法的合理性.