盾構(gòu)隧道施工不可避免地會(huì)對(duì)周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng),引起地層移動(dòng)和變形,進(jìn)而造成地面建筑物或者管線的變形破壞,影響公共設(shè)施的正常使用。因此,能夠準(zhǔn)確預(yù)測盾構(gòu)隧道開挖引起的地表位移尤為重要。而在眾多預(yù)測地表位移的方法中,如何選取內(nèi)、外邊界條件直接影響著預(yù)測地表位移的精度。本文結(jié)合預(yù)測地表位移的經(jīng)驗(yàn)公式方法和理論解析方法,研究分析了內(nèi)、外邊界條件對(duì)盾構(gòu)隧道施工擾動(dòng)下產(chǎn)生地表位移的影響,并基于清華園隧道工程實(shí)例,對(duì)實(shí)測地表沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合分析。得到主要成果如下:(1)總結(jié)分析了國內(nèi)外盾構(gòu)隧道開挖引起地表位移的經(jīng)典預(yù)測公式。主要將經(jīng)驗(yàn)公式按照h φ、R、K的相關(guān)程度進(jìn)行分類,將理論解析公式按照內(nèi)、外邊界相關(guān)程度進(jìn)行分類,并提出了這些經(jīng)典預(yù)測公式的適用性和特點(diǎn)。(2)研究分析了外邊界條件對(duì)盾構(gòu)隧道開挖引起地表位移的影響。主要結(jié)合解析方法和數(shù)值模擬方法,分別給出了底邊界取值范圍、底邊界為硬質(zhì)層、水平邊界取值范圍對(duì)地表位移的影響效果;分析比較了均質(zhì)層底邊界和硬質(zhì)層底邊界對(duì)地表沉降影響的不同;提出了底邊界取值范圍和水平邊界取值范圍的關(guān)系,建立了相應(yīng)的關(guān)系公式。(3)研究分析了內(nèi)邊界條件對(duì)盾構(gòu)隧道開挖引起地表位移的影響。主要依托地層損失理論,分析比較了不同沉降槽寬度系數(shù)計(jì)算方法和不同地層損失率計(jì)算方法,提出了各方法的適用性;建立了均勻徑向位移,橢圓化變形及豎向位移三種隧道內(nèi)邊界基本變形模式,給出了隧道邊界位移表達(dá)式,研究了不同變形模式下隧道內(nèi)邊界的變形狀態(tài);建立了基于三種變形模式的地表位移解析解,分析了三種變形模式對(duì)地表沉降槽分布的影響;提出了隧道邊界變形新模式,并應(yīng)用到實(shí)際工程中,取得較好效果;分析評(píng)價(jià)了僅考慮均勻徑向位移和考慮非均勻徑向位移的各種解析方法預(yù)測地表沉降的效果;提出了 Bobet解析法底邊界合理取值范圍及橢圓化變形系數(shù)獲取方法。(4)依托清華園隧道工程實(shí)例,整理分析了 2、3盾構(gòu)區(qū)間共15個(gè)監(jiān)測斷面的地表沉降實(shí)測數(shù)據(jù),采用高斯擬合得到了該工程地表沉降槽寬度系數(shù)的分布規(guī)律;提出了采用一元線性回歸方法對(duì)Peck經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正的可行性,建立了針對(duì)本工程的Peck修正公式,確定了修正公式中相關(guān)參數(shù)的合理取值范圍。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455.43;P642.26
【部分圖文】：

盾構(gòu)隧道施工對(duì)地面變形的影響??盾構(gòu)掘進(jìn)過程中對(duì)周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng)，表現(xiàn)為地表縱向和橫向變形。盾程中產(chǎn)生的地表位移主要包括盾構(gòu)到達(dá)前初始沉降、盾構(gòu)到達(dá)時(shí)沉降、時(shí)沉降、盾尾通過后瞬時(shí)沉降和后期固結(jié)沉降等五個(gè)階段［３３］，地表變形圖１－２所示。??第三階段?第二階段??第五階段第四階段．第一階段?Ｊ??固紹沉ｈ?ｋ開挖面前方變形??———一尾空隙沉降￣?—盾構(gòu)通過時(shí)沉降??

４５°＼Ｘ??＾?１?ｆ??圖１－１盾構(gòu)施工的影響范圍劃分圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ?ｒｅｇｉｏｎ?ｏｆ?ｓｈｉｅｌｄ?ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ??１．１．４盾構(gòu)隧道施工對(duì)地面變形的影響??盾構(gòu)掘進(jìn)過程中對(duì)周圍土體產(chǎn)生擾動(dòng)，表現(xiàn)為地表縱向和橫向變形。盾構(gòu)掘??進(jìn)過程中產(chǎn)生的地表位移主要包括盾構(gòu)到達(dá)前初始沉降、盾構(gòu)到達(dá)時(shí)沉降、盾構(gòu)??通過時(shí)沉降、盾尾通過后瞬時(shí)沉降和后期固結(jié)沉降等五個(gè)階段［３３］，地表變形各階??段如圖１－２所示。??第三階段?第二階段??第五階段第四階段．第一階段?Ｊ??固紹沉ｈ?ｋ開挖面前方變形???———一尾空隙沉降￣?—盾構(gòu)通過時(shí)沉降??麵?盾構(gòu)機(jī)??圖１－２盾構(gòu)推進(jìn)產(chǎn)生地表變形的各階段圖示??、?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｉｖｅ?ｓｔａｇｅｓ?ｏｆ?ｇｒｏｕｎｄ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ??（ｉ）盾構(gòu)到達(dá)前地表初始變形。在盾構(gòu)機(jī)開挖面前方，孔隙水壓力會(huì)發(fā)生變化，??使地面略有隆起。此階段的地表變形較小，通常小于總變形量的５％。??５??

圖I-3技術(shù)路線圖
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2856325