合肥地鐵盾構施工模型試驗及數(shù)值分析.pdf

1、盾構施工不可避免地會引起周圍土層沉降和土壓力變化，不同土質中土層的沉降規(guī)律和土壓力變化規(guī)律是不同的。探究盾構施工中土質改變時土層沉降規(guī)律及土壓力變化規(guī)律如何改變對保證盾構的安全順利進行具有重要意義。
　　以合肥軌道交通盾構施工為研究背景，首先采用合肥地區(qū)典型砂土和黏土作為試驗材料進行模型試驗，探究盾構開挖情況下兩種土質的地表沉降和土壓力變化規(guī)律。結果表明:與黏土相比，砂土對開挖擾動更加敏感。開挖后砂土的沉降和土壓力變化較快，土體在

2、更短的時間內恢復穩(wěn)定，同時砂土模型中相鄰沉降測點測得的沉降值相差較大，最終的沉降槽起伏明顯。而黏土的沉降和土壓力變化較慢，最終的沉降槽較平緩。對兩種土質還均有如下試驗結果:開挖階段的沉降值占總沉降值的比例約為45％～50％，兩種土質的這一比例相差在5％以內。四個試驗階段中土壓力減小速度和沉降速度呈現(xiàn)相似的規(guī)律，土壓力減小速度可反映地層沉降速度。試驗中最大沉降值出現(xiàn)在先開挖側而最大沉降速度出現(xiàn)在后開挖側。最終的“雙峰”狀沉降槽可看作由兩側

3、單獨開挖形成沉降槽的疊加，但沉降槽并非完全對稱，先開挖側深于后開挖側。
　　其次，針對黏土和砂土性質的差異，采用有限差分和顆粒流軟件對模型試驗結果進行驗證的同時，進一步探究盾構開挖引起土層沉降和土壓力變化內部機理。有限差分法得到的砂土和黏土沉降云圖、土壓力分布及地表沉降最大值均與模型試驗結果吻合，同時給出了隧道周圍應力場的完整分布及其變化過程。顆粒流計算則完整地給出砂土開挖后土層沉降發(fā)展和土壓力調整的具體過程，揭示了砂土中兩種變化