盾構(gòu)施工對(duì)土層擾動(dòng)機(jī)理及其對(duì)周邊環(huán)境影響研究.pdf

1、盾構(gòu)隧道施工擾動(dòng)會(huì)引起周邊土體應(yīng)力場(chǎng)的改變和土體變形，危及周邊建筑物、構(gòu)筑物和地下管線等的安全，揭示盾構(gòu)施工擾動(dòng)對(duì)環(huán)境影響機(jī)理，正確判斷盾構(gòu)在不同施工環(huán)境下的擾動(dòng)程度和范圍，對(duì)控制施工質(zhì)量、保證安全、節(jié)省投資諸方面都有著非常重要的意義。為此，本文基于粘彈塑性理論推導(dǎo)盾構(gòu)施工擾動(dòng)塑性區(qū)解析解，結(jié)合無錫地鐵1號(hào)線現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬，對(duì)盾構(gòu)施工對(duì)隧道周邊地層擾動(dòng)的影響進(jìn)行全面分析，論文主要的研究工作和成果如下：
　　(1)將圓孔擴(kuò)張

2、理論引入盾構(gòu)隧道施工擾動(dòng)分析，根據(jù)土體的土體的強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則及圍巖特征曲線研究了注漿壓力、注漿量、注漿時(shí)機(jī)與盾構(gòu)施工擾動(dòng)的關(guān)系，并推導(dǎo)了相應(yīng)的解析解。
　　(2)采用現(xiàn)場(chǎng)靜力觸探方法(CPT)對(duì)盾構(gòu)施工擾動(dòng)的情況進(jìn)行檢測(cè)，研究結(jié)果表明，土體受擾動(dòng)的范圍主要在1.5D范圍內(nèi)，側(cè)向土體受擠壓擾動(dòng)，拱頂土體受松動(dòng)擾動(dòng)。土體受擾動(dòng)的程度不但與位置有關(guān)，還與土體本身的強(qiáng)度有關(guān)，土體強(qiáng)度越大，受擾動(dòng)的影響越小。
　　(3)對(duì)盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)原

3、狀土進(jìn)行了一系列應(yīng)力路徑室內(nèi)三軸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，土體應(yīng)力路徑對(duì)土體的擾動(dòng)有很大的影響，不同的應(yīng)力路徑下土體強(qiáng)度和變形特征不同，土體強(qiáng)度大小關(guān)系為被動(dòng)壓縮>等p壓縮>主動(dòng)壓縮，土體卸載應(yīng)力路徑下的強(qiáng)度和破壞時(shí)的軸向應(yīng)變相比加載應(yīng)力路徑要小：土樣在壓縮路徑下的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于拉伸路徑下的強(qiáng)度。
　　(4)應(yīng)力路徑試驗(yàn)結(jié)果表明無錫原狀軟粘土屈服面存在明顯的各向異性，屈服面方程符合Wheeler模型(2003)，根據(jù)土體屈服面方程和盾構(gòu)

4、施工周邊土體應(yīng)力解析解編制了相應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)復(fù)雜荷載環(huán)境下施工塑性區(qū)的自動(dòng)計(jì)算與繪制，并分析了環(huán)境荷載的大小和位置對(duì)塑性區(qū)分布的影響。
　　(5)將蠕變方程與圓孔擴(kuò)張理論相結(jié)合，提出了一種可考慮時(shí)間效應(yīng)的圍巖特征曲線分析方法。研究結(jié)果表明，對(duì)于柔性隧道，土體蠕變會(huì)引起洞周位移和管片支護(hù)力隨時(shí)間增大；對(duì)于剛性隧道，蠕變主要引起管片支護(hù)力的增加。
　　(6)根據(jù)盾構(gòu)施工的特點(diǎn)，將不完全發(fā)展土拱理論應(yīng)用于盾構(gòu)施工擾動(dòng)分析，土