盾構(gòu)隧道施工的環(huán)境效應(yīng)影響研究.pdf

1、盾構(gòu)施工是在軟土地區(qū)修建隧道的主要手段之一.隧道施工不可避免會(huì)引起土體擾動(dòng),進(jìn)而對(duì)周圍結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生危害.本文主要對(duì)盾構(gòu)隧道施工引起的土體附加應(yīng)力及其對(duì)鄰近地下管線、樁基和地面建筑物的影響進(jìn)行分析,并提出了相應(yīng)的安全性判別標(biāo)準(zhǔn)和防治措施.本文主要研究工作如下: (1)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)引起的土體附加應(yīng)力進(jìn)行分析.利用Mindlin公式,推導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)面壓力引起的土體附加應(yīng)力的三維計(jì)算公式和分布規(guī)律；考慮剪切力的影響,運(yùn)用圓孔擴(kuò)張一剪切理論計(jì)算

2、盾構(gòu)刀盤切削力在開挖平面內(nèi)引起的附加應(yīng)力計(jì)算公式.應(yīng)用鏡像法原理,推導(dǎo)盾尾建筑空隙引起的土體移動(dòng)所產(chǎn)生的附加應(yīng)力計(jì)算公式.運(yùn)用圓孔擴(kuò)張理論分析注漿壓力引起的土體附加應(yīng)力和塑性區(qū)范圍.結(jié)合某盾構(gòu)隧道實(shí)例,運(yùn)用有限元計(jì)算程序?qū)ι鲜隼碚撚?jì)算公式進(jìn)行比較驗(yàn)正,并分析了各種附加應(yīng)力的分布規(guī)律和影響范圍. (2)對(duì)鄰近地下管線受盾構(gòu)隧道施工的影響進(jìn)行分析.采用Loganathan公式計(jì)算土體豎向位移,基于Winkler地基模型,推導(dǎo)地下管線

3、由于隧道開挖引起的彎矩、應(yīng)力和應(yīng)變計(jì)算公式,并進(jìn)行相關(guān)算例分析和有限元驗(yàn)證.建立盾構(gòu)推進(jìn)過程的三維有限元模型,并對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)面距管線的距離、管線和隧道的相對(duì)埋深等參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析.利用剛性管線的應(yīng)力判別法和承插接口管線的接縫張開值判別法對(duì)地下管線的安全性進(jìn)行判別,最后總結(jié)地下管線的保護(hù)措施. (3)對(duì)鄰近樁基受盾構(gòu)隧道施工的影響進(jìn)行分析.盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)鄰近樁基的影響可分為到達(dá)前的加壓階段和離開后的卸荷階段.基于Winkler地基模

4、型,應(yīng)用土體損失產(chǎn)生的側(cè)向附加應(yīng)力,計(jì)算卸荷階段樁基的側(cè)向受力；采用Loganathan公式計(jì)算樁周土體的豎向位移,基于Winkler地基模型,計(jì)算卸荷階段樁基的軸向受力和變形.建立三維有限元模型,對(duì)加壓階段掘進(jìn)面壓力引起的樁基變形和附加彎距進(jìn)行分析,并對(duì)相關(guān)參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析；對(duì)卸荷階段土體損失引起的樁基附加軸力和彎距進(jìn)行分析,并對(duì)相關(guān)參數(shù)的敏感性進(jìn)行分析. (4)對(duì)地面框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)受隧道施工的影響進(jìn)行分析.考慮建筑物