考虑渗流影响的软土盾构隧道出洞灾害机理研究

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1、浙江大学建筑工程学院硕士学位论文考虑渗流影响的软土盾构隧道出洞灾害机理研究姓名：郭志威申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：魏新江;魏纲20100101浙江大学硕上学位论文摘要软土地区盾构法隧道出洞施工中，包括洞门涌水涌砂等各类灾害事故发生几率较高，并可能造成较严重后果。总结了盾构出洞施工中常见的灾害类型，分析了灾害发生机理，将灾害控制研究分为三个内容，并具体从经验法、解析法和数值法等研究方法的角度加以归纳，指出了各个研究内容的特点及不足之处，提出了目前该领域需要重点研究的课题和一些新的研究思路。对地下水渗流在盾构出洞时发生涌水涌砂灾害的影响问

2、题作了分析，建立了地下水绕加固土体下卧层及井壁间隙渗流计算模型，利用半承压含水层渗流理论进行研究，结果表明：在假定井外加固土体完全隔水情况下，洞门涌水涌泥沙灾害是否发生与土体加固范围、井外地下水位及井壁间隙宽度等因素有关；土体加固长度的增加对工程安全有利，但成本较高；土体加固深度应根据具体工况经计算后确定，过深并不合理；井壁与加固土体之间的间隙控制是工程安全的关键。各因素相互制约，需结合工程安全性、经济性和工期等来综合考虑，确定合理的施工参数。建立了地下水渗流路径上水压力递减模型，基于模型推导了水压力与涌水量、水力梯度的变化关系，用于揭示洞门开挖后

3、盾构机推进过程中地下水突涌发生的机理。在此基础上，明确了突涌的影响因素及权重。采用二维有限元方法对盾构出洞工况进行了模拟，并与理论解进行比较，得出黏土层的存在状况及井壁间隙的处理是影响地下水渗流的关键因素之一，验证了理论解中得到的地下水位降低和加固土体长度增加对盾构出洞安全会产生积极影响的结论。关键词：盾构出洞；渗流；灾害机理；水力梯度；土体位移；土体加固lI浙江大学硕t学位论文AbstractTheprobabilityofdisasterduringdepartureandreceptionofshieldtunnelwasnotlow,may

4、becausingsevereevent。SumuptheCOmlTlOndisastertypeofdepartureandreception，analysisthemechanismofhazards，threeaspectsweredividedaboutdisastercontrolresearch，featureandinadequacieswerealsopointedout，somenewresearchideasandissuesinthefieldhasbeenputforwardtostudy．Thecausesofpiping

5、andsandboilingofshieldlaunchingisanalyzed，themodelthatgroundwaterpermeatesfromreinforcedsoilperviousunderlyinglayertowallisestablished．Usingsemi—confinedaquiferseepagetheory,aexampleisgiventodemonstratethat，supposethereinforcedsoilisimpervious，theaccidentthatwaterandsandinflow

6、sfromtunnelportalisinfluencedbyrangeofsoilreinforcement，groundwaterlevelandthegapofwall；thecostandsafetyofengineeringhavethepositivecorrelationwiththelengthofreinforcedsoil；thedepthofreinforcementisn’tSOdeepbutreasonable；thegapofwallalsoplaysakeycontrollingroletoshieldlaunchin

7、g’Ssafety．Thefactorsaremutualconstraint，constructionparametersareinfluencedbysecurity,economyandtimelimitforaproject．Therelationmodelbetweenwaterpressureandflow，hydraulicgradientisbuilttoexplainthespewingmechanismwhenportalexcavatingandshieldadvancingConsequently，thecriticalco

8、nditionsofthespewingareputforward．Using2DFEMsoftwaretomakenum