盾構(gòu)隧道的環(huán)境效應(yīng)及結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、盾構(gòu)隧道在施工過程中不可避免地對周圍土體產(chǎn)生擾動，進而危及周圍鄰近建(構(gòu))筑物及其基礎(chǔ)和地下管線等的安全和正常使用。另一方面，基坑開挖、地表加卸載及隧道近距離穿越等工程建設(shè)會引起鄰近地鐵隧道的附加變形，過大的縱向變形會使隧道環(huán)縫張開過大而漏水或管片縱向受拉破壞。因此，較準確地預(yù)測隧道盾構(gòu)法施工所引起的環(huán)境效應(yīng)，并對隧道縱向變形性態(tài)進行準確預(yù)測具有較大的工程實際意義。本文首先較詳盡地敘述、分析了有關(guān)這兩方面問題的研究現(xiàn)狀，指出它們的優(yōu)缺點

2、，并在此基礎(chǔ)上做了如下工作： (1)引入源匯法對盾構(gòu)施工中土體削減引起的周圍土體位移和附加應(yīng)力進行研究。通過分析四種不同的土體位移模式對位移計算的影響，利用更加符合實際的橢圓形非等量徑向土體位移模式，推導(dǎo)出半無限空間中三維土體變形計算公式；在位移計算公式基礎(chǔ)上利用彈性理論推導(dǎo)出土體削減引起的附加應(yīng)力計算公式，并通過算例對其分布規(guī)律進行探討。 (2)對隨機介質(zhì)理論計算中參數(shù)的取值進行研究，提出適用于不同土層的參數(shù)計算公式；

3、引入橢圓形非等量徑向土體移動模型，對隨機介質(zhì)理論進行改進，改進后的公式可較準確地計算土體內(nèi)部各點的三維變形。 (3)利用彈性力學(xué)Mindlin解對正面附加推力和盾殼與周圍土體之間摩擦力引起的土體三維變形和附加應(yīng)力進行分析；假定土體不排水固結(jié)，基于盾構(gòu)橫截面位置的變化，提出盾構(gòu)偏航引起的土體位移計算解析公式；把注漿過程看作土體削減作用的逆過程，推導(dǎo)出注漿引起的周圍土體位移和附加應(yīng)力計算公式，并結(jié)合工程實例，通過實測數(shù)據(jù)和有限元分析

4、結(jié)果進行對比驗證。 (4)把盾構(gòu)隧道等效為具有相同剛度和結(jié)構(gòu)特性的均質(zhì)連續(xù)梁，考慮環(huán)縫影響范圍和橫向剛度有效率的影響，推導(dǎo)出不同環(huán)縫影響范圍下隧道的縱向等效彎曲剛度、縱向等效拉壓剛度的計算公式，建立起改進的縱向等效連續(xù)化計算模型。 (5)以盾構(gòu)隧道所屬的無限長梁，結(jié)合等效彎曲剛度的計算公式，考慮地基的剪切效應(yīng)和隧道。土體之間的相互作用，推導(dǎo)出隧道縱向變形問題的連續(xù)彈性解的解析公式。 (6)根據(jù)彈性力學(xué)Mindli

5、n解推導(dǎo)出上部加(卸)載引起的隧道附加荷載計算公式，并對其分布規(guī)律和影響因素進行研究；利用Mindlin解推導(dǎo)出加(卸)載引起隧道軸線處土體的變形計算公式，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合連續(xù)彈性解，對隧道縱向變形進行求解。通過某工程實例，將本文方法的計算結(jié)果與Winkler彈性地基梁模型和有限元方法的結(jié)果進行對比驗證。 (7)應(yīng)用源匯法基本原理，通過數(shù)值積分的方法得到了單樁壓入時樁周土體的位移場和應(yīng)力場計算公式：以擠土產(chǎn)生的位移場為基礎(chǔ)，利用