盾构隧道近接地下连续墙施工影响试验研究

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1、盾构隧道近接地下连续墙施工影响试验研究第一章绪论1.1课题研究意义二十一世纪以来，我国的经济建设得到迅速发展，城市化建设也发生了翻天覆地的变化，然而目前许多大城市却面临着巨大的交通压力。例如北京市区内道路每年都在新建和拓宽改造，但是在道路网高峰时段，车辆拥堵持续时间甚至能超过6个小时，一些重要路段的车辆行驶速度也只有7KM/h左右，严重影响了人们的正常出行。其实这种路越修越堵的交通状况，在我国的许多大城市都很常见。究其原因，一方面是由于机动车每年都保持着15%左右的增长速度[1]；另外一方面是由于单一的城市地面交通方式根本满足不了人们日

2、常出行的要求。针对这种状况，各大城市都在积极兴建或者筹建地下轨道交通系统以缓解地面交通压力。地下轨道交通具有运输能力大、不占地面空间、安全快捷、低成本、绿色环保等优点，特别是在人口稠密的大城市，地下轨道交通对于缓解地面交通的拥挤阻塞状况，扩大城市的空间布局，促进城市的现代化建设更是不可替代。据统计目前全球多达50个国家和地区、140个城市修建有地下轨道交通，线路总长度已增长到了10000多公里。其中英国早在1863年就修建了世界上第一条地下轨道交通；东京地铁是世界上客流量最大的地铁系统，日平均客流量高达1100万人次；巴黎地下轨道交通更

3、是承担了全市70%的公共交通运输量。从以上列举的这些数据中，可以看出地铁在全球各大城市的交通运输系统中发挥着越来越重要的作用。近年来，随着经济建设的不断发展，我国的地下轨道交通也进入了快速发展时期。目前，北京、上海、广州、南京、武汉、长春、苏州等城市的地铁已经投入运营，通车里程将近3000公里，同时长沙、太原、石家庄、徐州等城市也都在积极筹建地下轨道交通。预计到2020年我国地铁通车里程将达到6100公里，这些都将极大程度上改善部分城市交通拥挤阻塞的现状。..1.2国内外研究现状地铁隧道开挖技术经过170多年的发展，已经取得了较大进步，

4、但是对于其在开挖过程中对周围土层影响的研究和预测从没间断过。特别是在软土地层中建造隧道，不可避免地会引起开挖区周围土层应力场和位移场的改变。早在20世纪20年代，英国和其他一些国家就开展了相应的研究[3]。目前，经过大量的理论研究和工程实践，对于盾构推进引起地层变位的原因、特征、机理以及预防控制措施，国内外专家积累了大量的研究方法，大致可归纳为：经验预测法、理论解析法、试验研究法以及有限元法。经验预测法是以地表实测结果或者已有资料为基础，根据地铁隧道开挖后所引起的地表沉降槽的形状，采用一定的曲线形式表示，并最终确定出曲线具体特征参数的方

5、法。这一方法最初起源于对矿山上方地表沉降现象的分析，最有代表性的经验预测方法是Peck[4]结合采矿引起地表位移的估算方法，在分析大量地表沉降实测数据的基础上，于1969年墨西哥土力学及基础工程国际会议上提出了地表沉降槽符合正态分布曲线的概念。.第二章室内模型试验的可行性研究2.1室内模型试验相似关系的确定室内模型试验可人为设置试验工况，进行多次破坏性试验，试验费用较其他试验方法要低，因此目前已成为国内外专家学者解决土力学众多难题广泛应用的一种手段。早在1928年著名土力学专家太沙基就通过室内模型试验研究了挡土墙变形的问题，取得了理想的

6、效果；同济大学的唐益群教授利用室内模型试验深入分析了上海地区软土沉降的问题，并获得了一系列研究成果。故本文亦借助室内模型试验方法来研究盾构隧道近接地下连续墙围护结构施工的影响规律。由于盾构隧道近接地下连续墙施工在应力水平、介质性质、边界条件等方面都是一个复杂的动态过程，因此在进行室内模型试验之前，相似关系的确定显得尤为重要。一个系统的全部物理量由另外一个系统相应的物理量乘以一个无量纲数代替，那么就说这两个系统是相似系统，所代表的理论就是相似理论。相似理论是进行模型试验的基础，邱绪光提出相似理论须满足相似三定理：..2.2室内模型试验介绍

7、本课题所有试验均是在自行研制的盾构施工诱发地层损失及地面沉降室内模型试验箱内进行。如图2.1所示，试验箱的长、宽、高分别是2m、1.5m、1m。试验箱组成结构较为复杂，主要由钢板、有机玻璃、小钢片、千斤顶、升降板等部件组合而成，可以比较真实地模拟盾构开挖实际工况。具体特征为：(1)外框架由刚度较大的角钢、槽钢通过螺栓连接拼装而成，在一定程度上能显著提高试验箱的整体刚度，防止盾构推进过程中试验箱发生变形，进而降低由于试验箱变形所导致的试验结果不准确；(2)通过千斤顶调节前后两侧有机玻璃升降板的高度，可以灵活地设置隧道模型的埋深，从而进行对

8、比试验；(3)试验箱左右两侧材料为钢板，前后两侧材料采用有机玻璃，二者刚度充足、密闭严实，可很好地避免漏沙现象的发生，而且通过前后侧有机玻璃板可直观地观察到试验箱内砂土沉降等的现象。..2.2.2隧道模型的