盾构推进的损伤力学分析及现场试验研究

基于损伤扰动的概念，分析了盾构推进引起的周围土体扰动破坏机理，并通过现场试验监测对理论分析的结果进行了比较验证。研究表明，注浆参数是影响盾构推进变形的主要因素。     

淤泥质黏土层盾构推进的地层扰动分析

淤泥质黏土的灵敏度高,分析盾构推进在该土层造成的地层扰动范围和特征有利于采取合适的施工技术对策。本文中根据地铁区间隧道盾构推进的实测地表沉降,计算监测断面的地层损失率作为衡量地层扰动的指标,以表征盾构推进对前方地层的纵向扰动。文献资料调研表明,上海淤泥质黏土层的工程地质特性变异性不大,用沉降换算的各监测地层损失率的变化特征总体相近,进而可将盾构推进的地层扰动划为3个区域:(1)推进扰动区,盾尾至盾构切口前方1.16~1.35(H+D);(2)扰动增强区,盾尾至盾尾后方10~12D;(3)扰动平缓区,盾尾10~12D后方。分析地层损失率数据发现,推进扰动区的地层损失或正或负,但量值较小(<1.0‰),表明在该淤泥质地层中盾构推进的正面压力控制有效;扰动增强区地层损失率总体呈线性增大趋势,扰动平缓区地层损失率逐渐稳定在4‰以内,符合5‰的施工控制目标,表明盾尾脱出后控制该地层扰动的技术措施是恰当的。     

盾构下穿邻江异型地下结构的安全评价

以规划的上海地铁18号线下穿紧邻黄浦江的特大异型地下结构工程为背景,采用大型有限元计算软件ABAQUS,对盾构下穿导致地下结构及周围环境扰动的影响进行了模拟预测,选取典型断面计算分析了盾构推进主要参数变化对地下结构影响的差异,对盾构下穿的安全性做出了评价,提出了减小盾构扰动的措施,研究结论可为今后类似工程提供有益的借鉴。     

双圆隧道盾构推进对周围环境影响的现场监测

结合中国第一条双圆隧道工程施工,对双圆隧道盾构推进对周围环境影响的现场监测方法进行了论述.文章以双圆盾构隧道区间施工为实例给出了双圆盾构推进过程中周围土体的变形、土压力、水压力变化的监测方法与测点布置方案,据此监测方案,可以详细监测与分析盾构推进过程中周围土体的地表变形、深层土体变形及土体中的土压力、水压力的变化,从而揭示盾构推进对周围的土体环境的扰动影响规律.     

超大直径泥水盾构掘进对土体的扰动研究

 依托南京长江超大直径泥水盾构隧道工程,通过在始发试验段埋设地表沉降观测点、测斜管、土压计力及孔隙水压力计,进行相应项目的试验。研究泥水平衡盾构掘进各阶段对土体的扰动机制、扰动规律、影响范围以及影响程度。分析得出应力扰动度与距离之间的相关关系,在此基础上计算出盾构推进对土体的显著应力扰动区域(应力扰动度≥5%)为盾构外侧16 m(约一倍洞径)。建立切口压力、同步注浆压力与地表沉降之间的数学模型,进一步修正Peck公式,使之能更好地预估泥水盾构掘进引起的地表沉降。最后结合盾构掘进参数,探究减小土体扰动的措施。     

双圆隧道盾构推进对周围环境影响的现场监测

结合中国第一条双圆隧道工程施工,对双圆隧道盾构推进对周围环境影响的现场监测方法进行了论述.文章以双圆盾构隧道区间施工为实例给出了双圆盾构推进过程中周围土体的变形、土压力、水压力变化的监测方法与测点布置方案,据此监测方案,可以详细监测与分析盾构推进过程中周围土体的地表变形、深层土体变形及土体中的土压力、水压力的变化,从而揭示盾构推进对周围的土体环境的扰动影响规律.     

盾构推进引起土体扰动理论分析及试验研究

对盾构推进引起的周围土体扰动破坏机理进行了理论分析,并通过现场监测和静力触探试验对理论分析的结果进行了比较验证。     

土压平衡盾构推进油缸异常回缩的处理措施

土压平衡盾构的推进油缸是盾构推进的重要动力执行元件,盾构推进时油缸的异常回缩导致推力不均、增加了对地层的扰动,加大了盾构姿态的控制难度,通过对推进系统的全面检查排除了推进系统存在故障的可能性,进一步查看掘进参数及各项参数的设置发现,推进速度与其设置不符,按照修改后的参数设置进行掘进,推进油缸的异常回缩故障消失。     

盾构推进隧道结构三维非线性有限元仿真

对盾构推进过程结构进行三维非线性有限元仿真，提出迁移法模拟盾构前行过程；采用权刚度修正Goodman单元处理单元内存在两种材料的混合接触刚度。对某地下隧道工程的盾构推进过程进行了仿真计算，研究推进过程的地表变形和土体扰动规律。     

新建隧道对临近已建隧道影响的技术分析

随着城市地下隧道的持续建设,近接既有地下建筑进行施工的工程大量涌现。由于受地质条件和施工工艺的限制,盾构推进难免会对邻近建（构）筑物产生扰动,如何控制隧道近接施工的安全成为一个亟待解决的问题。针对新建隧道从上部穿越某刚建成区间隧道,建立了三维有限元计算模型,研究了由于盾构推进而引起的地层扰动变形的规律性,并对已建隧道产生的施工影响进行了分析,并给出了相关的结论。     

深埋盾构隧道同步注浆施工扰动力学问题研究

为研究深埋盾构隧道施工过程中同步注浆对周边土体及既有连拱隧道的扰动影响,将同步注浆浆液对土体的作用简化为无限空间土体中的柱孔扩张问题,基于柱形扩孔理论和统一强度理论,考虑同步注浆时浆液渗流对土体的作用,建立了同步注浆施工扰动力学模型,推导了同步注浆扰动下周围土体弹塑性区内应力场、应变场及位移场的理论计算公式。并以西安地铁四号线航—航区间盾构隧道为例进行了算例分析,研究表明:(1)注浆渗透压力对塑性区范围的影响显著大于注浆压力对塑性区范围的影响,可通过控制注浆渗透压力来减少注浆扰动范围;(2)新建盾构隧道在近距离侧穿既有连拱隧道时,同步注浆产生的施工扰动影响显著,可实时调整同步注浆的注浆压力、注浆量及采取隔离加固措施,确保安全通过。     

外滩观光隧道盾构施工的扰动分析

根据上海市外滩观光隧道盾构掘进时周围土体中的变形、孔隙水压力、土压力和隧道衬砌压力的实测结果 ,分析了盾构掘进施工对周围土体的影响。文中提出了施工扰动影响度的定义 ,根据外滩观光隧道衬砌压力的变化估算了盾构掘进时周围土体中的应力扰动程度 ,提出了盾构掘进时地表沉降的影响范围 ,导出土体中超孔隙水压力与不排水强度的关系。     

盾构隧道施工动态扰动特点及控制分析

按照盾构施工引起的地层扰动机理及变形特点,将盾构施工对周围地层的扰动过程分为5个阶段,即:盾构机到达之前土仓压力影响阶段、盾构机通过阶段、管片衬砌脱出盾构机盾尾阶段、管片壁后浆液硬化阶段以及扰动土层的蠕变固结阶段,对盾构隧道施工各个阶段的地面沉降、土压力及孔隙水压力的变化过程进行监测,并分析其各自的变化特点。针对盾构施工过程的5个阶段的施工扰动特点,探讨各阶段相应的施工扰动控制要点。     

软土地层盾构隧道长期沉降与施工因素初探

软土地层中地铁盾构隧道长期沉降与隧道的结构安全和地铁日常运营息息相关,受到工程界的重视。通过收集分析国内外典型软土地区盾构隧道长期沉降实例,指出施工扰动和管片漏水是长期沉降的最主要因素。然后结合苏州地铁的地表沉降监测数据,分析了盾构隧道施工期沉降的主要因素。最后在地铁隧道基底沉降实测数据的基础上,利用常用的数学模型,预测该隧道的长期沉降量。实测数据分析表明:由切口土压力、盾构外壳与地层的摩擦和盾尾注浆引起的施工扰动是引起地铁盾构隧道施工期沉降的主要原因,常用的数学模型能够大致地模拟地铁盾构隧道的长期沉降。     

结合南京地铁2号线谈盾构施工风险源

南京地铁2号线一期工程TA11标包括逸仙桥站一大行宫站一新街口站,采用盾构法施工.结合工程处于软土地区、区间易产生振动液化和施工扰动等情况,指出盾构机选型、盾构机进出洞及盾构施工过程中的风险源.如始发方向失控、盾尾卡死、洞口土体坍塌、盾构机座变形等.强调在施工过程中要正确辨识风险源,并根据地质、水文和周围环境条件采取适当规避措施.     

盾构掘进对周围土体力学性质的影响

通过后构施工的现场监测，分析了盾构掘进对周围土体的影响程度；根据土体应力状态变化分析了土体的扰动程度，并提出了应力扰动度的定义，估算了土体孔隙水压力引起土体不排水强度的降低程度；用室内试验方法研究了土体应力状态变化对其力学性质的影响。     

过江盾构隧道穿越大堤的地层沉降分析及控制

对杭州庆春路过江盾构隧道施工引起的地表沉降实测数据进行了分析,采用Peck公式对横向地表沉降曲线进行拟合,并对大堤和其他断面地表沉降进行了对比。分析结果表明：盾构在大堤下施工引起的地表沉降更大,原因是盾构施工对周围土体的扰动、大堤结构的复杂性、堤顶车辆对土体施加的循环荷载及降雨等共同作用使堤顶沉降加剧;验证了Peck公式在杭州地区软土地层中预测盾构施工引起地表沉降的适用性,其中地表沉降槽宽度参数K取值范围为0.25～0.31,地层损失率η的取值范围为0.10%～0.34%;结合工程实践,提出了泥水平衡盾构穿越大堤控制地表沉降的措施。     

14.93m泥水平衡盾构施工扰动实测研究

利用现场监测数据研究14.93 m泥水平衡盾构施工诱发的地层扰动的程度、波及范围和持续时间。监测项目包括5根测斜管、9个地表沉降监测点和20个侧向土压力传感器,监测持续45 d。将采集到的测斜数据和深层水土压力数据绘制成云图,结合地表沉降曲线分析表明:盾构正面支护性能优良,盾构切口通过前后地层几乎没有产生位移,盾构底面以下侧向应力扰动度<10%。盾尾脱出及其后一环脱出是地层扰动最剧烈的时刻,隧道开挖卸载造成了底面以下2D×1.5D(D是隧道直径)范围内应力扰动>10%;采用127%的同步注浆率造成了隧道周边土体的向外挤压和地表隆起,土层最大水平位移位于盾构肩部和腰部注浆孔之间,最大位移19.7 mm,距离盾构轴线2.5D范围以外的位移<2 mm;地面隆起最大值41.3 mm,距离盾构轴线外侧1.5D以外的位移<4 mm。盾构远离监测断面30 d后,地面隆起回落57%。