土压平衡盾构掘进对上软下硬地层扰动研究

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1、国内图书分类号：U455.43密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文土压平衡盾构掘进对上软下硬地层扰动研究年级二零一二级姓名王俊申请学位级别工学博士专业桥梁与隧道工程指导老师何川教授二零一七年九月ClassifiedIndex:U455.43U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationSTUDYONTHEDISTURBANCEINDUCEDBYEPBSHIELDTUNNELLINGINMIXEDGROUNDWITHSOFTSANDLYINGONHARDR

2、OCKGrade:2012Candidate:WANGJunAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpeciality:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:Prof.HEChuanSep.2017西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。，允许论文被查阅和借阅本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用

3、影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２．不保密ｅＴ，使用本授权书。“”（请在以上方框内打Ｖ）Ａ学位论文作者签名：ｉＩ指导老师签名：＊日期＇ｉ：测１ｌｌ）日期：西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律

4、结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：１、采用０８００ｍｍ模型盾构试验系统开展了上软下硬地层土压盾构室内掘进试验，分析了土压盾构在不同掘进阶段引起的地层扰动特点，得到了土压盾构穿越上软下硬地层段地中与地表沉降分布规律，并与均质软土地层试验结果进行了对比，探明了上软下硬地层受土压盾施工扰构动。（２）特性第章２、提出了向柔性应可考虑径力边界的三，离散元数值轴试验到了不细方法得同观力学参数对材料宏观。试验将室三力学响应的影响规律三该数值轴内轴试验中橡皮膜的柔包裹抽性效应象为作用在边界，不形颗粒上的径向压力允许试样生。

5、发侧向均匀变（３）第章３、元方法模采用三维了土压平离散拟动态掘进过衡盾构程，首次定量分了上析软土压下硬地层中盾构掘进引起的软土，探了地层特超挖现象讨性、道埋深、地层隧损失因素对上率等软下硬地层施工动的响４受扰影程度与范围。（）第章４、态施工过程条土压开展了考虑的上道开挖面动件下软下硬地层盾构隧稳定性分析，探明了隧道埋深、地层特性、刀盘转速因进过程等素对盾构掘中极压限支护力和失影响，分稳模式的析了时盾构停机极限支护压力，变化规律从拱顶上方应力与接触力链分布角度研了土应，提出了盾宄拱效构在空仓掘进和时开挖面停机能自稳的上

6、覆软土。５加条（）固件第章论签：学位文作者名／ｗｒ：Ａｉ日期？西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要土压平衡盾构在我国城市地铁隧道建设中得到了广泛运用。地铁隧道穿越地层的工程地质条件是影响盾构施工安全的关键因素。我国幅员辽阔，地质条件复杂，盾构隧道穿越特殊复杂地质条件时面临许多亟待解决的技术难题。上软下硬地层是城市地铁建设等工程中遇到的一种典型复杂地质条件，由于上部软弱土体自稳性差，而下部硬岩强度很高，在盾构掘进扰动效应下很容易超挖上部软弱土体，引起过大的地层损失，出现严重的地层沉降甚至开挖面失稳。论文以上软下硬地层中修建城市地铁

7、隧道为工程背景，结合“福州市轨道交通工程越江盾构隧道建设关键技术研究”课题和和西南交通大学博士创新基金资助项目“盾构掘进过程地层变形的细观机理研究”开展研究。综合采用理论分析、掘进试验、数值模拟等研究方法，从宏观和细观两个层面探讨了土压盾构掘进施工对上软下硬地层的扰动机理。研究主要内容有以下几点：1、采用Φ800mm模型土压盾构开展室内掘进试验。试验中土压盾构始发后依次穿越全断面硬岩地层、上软下硬地层并最终进入全断面砂土地层直到出洞。从地表变形分析了土压盾构在不同地层中掘进时引起的地层扰动特点；从地中变形得到了地层损失从隧道周围发展到地表的整个过程

8、；通过与均质砂性地层掘进试验结果相对比探明了下伏硬岩对上覆砂土受盾构施工扰动的影响。2、通过将室内三轴试验中橡皮膜对试样的