盾構隧道施工的環(huán)境效應影響研究.pdf

1、盾構施工是在軟土地區(qū)修建隧道的主要手段之一.隧道施工不可避免會引起土體擾動,進而對周圍結構物產生危害.本文主要對盾構隧道施工引起的土體附加應力及其對鄰近地下管線、樁基和地面建筑物的影響進行分析,并提出了相應的安全性判別標準和防治措施.本文主要研究工作如下: (1)對盾構掘進引起的土體附加應力進行分析.利用Mindlin公式,推導盾構掘進面壓力引起的土體附加應力的三維計算公式和分布規(guī)律；考慮剪切力的影響,運用圓孔擴張一剪切理論計算

2、盾構刀盤切削力在開挖平面內引起的附加應力計算公式.應用鏡像法原理,推導盾尾建筑空隙引起的土體移動所產生的附加應力計算公式.運用圓孔擴張理論分析注漿壓力引起的土體附加應力和塑性區(qū)范圍.結合某盾構隧道實例,運用有限元計算程序對上述理論計算公式進行比較驗正,并分析了各種附加應力的分布規(guī)律和影響范圍. (2)對鄰近地下管線受盾構隧道施工的影響進行分析.采用Loganathan公式計算土體豎向位移,基于Winkler地基模型,推導地下管線

3、由于隧道開挖引起的彎矩、應力和應變計算公式,并進行相關算例分析和有限元驗證.建立盾構推進過程的三維有限元模型,并對盾構掘進面距管線的距離、管線和隧道的相對埋深等參數的敏感性進行分析.利用剛性管線的應力判別法和承插接口管線的接縫張開值判別法對地下管線的安全性進行判別,最后總結地下管線的保護措施. (3)對鄰近樁基受盾構隧道施工的影響進行分析.盾構推進對鄰近樁基的影響可分為到達前的加壓階段和離開后的卸荷階段.基于Winkler地基模

4、型,應用土體損失產生的側向附加應力,計算卸荷階段樁基的側向受力；采用Loganathan公式計算樁周土體的豎向位移,基于Winkler地基模型,計算卸荷階段樁基的軸向受力和變形.建立三維有限元模型,對加壓階段掘進面壓力引起的樁基變形和附加彎距進行分析,并對相關參數的敏感性進行分析；對卸荷階段土體損失引起的樁基附加軸力和彎距進行分析,并對相關參數的敏感性進行分析. (4)對地面框架結構和砌體結構受隧道施工的影響進行分析.考慮建筑物