合肥地鐵盾構(gòu)施工模型試驗(yàn)及數(shù)值分析.pdf

1、盾構(gòu)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(zhì)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(gòu)施工中土質(zhì)改變時(shí)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(gòu)的安全順利進(jìn)行具有重要意義。
　　以合肥軌道交通盾構(gòu)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(yàn)材料進(jìn)行模型試驗(yàn)，探究盾構(gòu)開挖情況下兩種土質(zhì)的地表沉降和土壓力變化規(guī)律。結(jié)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(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定，同時(shí)砂土模型中相鄰沉降測點(diǎn)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(zhì)還均有如下試驗(yàn)結(jié)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(zhì)的這一比例相差在5％以內(nèi)。四個試驗(yàn)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(yàn)中最大沉降值出現(xiàn)在先開挖側(cè)而最大沉降速度出現(xiàn)在后開挖側(cè)。最終的“雙峰”狀沉降槽可看作由兩側(cè)

3、單獨(dú)開挖形成沉降槽的疊加，但沉降槽并非完全對稱，先開挖側(cè)深于后開挖側(cè)。
　　其次，針對黏土和砂土性質(zhì)的差異，采用有限差分和顆粒流軟件對模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的同時(shí)，進(jìn)一步探究盾構(gòu)開挖引起土層沉降和土壓力變化內(nèi)部機(jī)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(yàn)結(jié)果吻合，同時(shí)給出了隧道周圍應(yīng)力場的完整分布及其變化過程。顆粒流計(jì)算則完整地給出砂土開挖后土層沉降發(fā)展和土壓力調(diào)整的具體過程，揭示了砂土中兩種變化