基于盾构隧道施工引起地层沉降的数值模拟研究

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1、西安科技大学硕士学位论文盾构隧道施工引起地层沉降的数值模拟研究姓名：朱岱云申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：戴俊20070420论文题目：盾构隧道施工引起地层沉降的数值模拟研究专业：岩土工程硕士生：朱岱云(签名)指导教师：戴俊(签名)摘要盾构隧道施工对周围地层产生扰动，从而引发地层位移，并主要表现为地层沉降。这是盾构隧道设计与施工中非常关注的问题。本文采用三维数值模拟软件FLAC3D对盾构推进过程进行了模拟，并结合上海地铁2号线工程实测数据重点对开挖后30天内的地层沉降尤其是地表沉降规律进行了分析研究。主要研究内容包括：地表沉降

2、与历时之间的关系、地层沉降随深度分布规律、隧道横截面地层沉降分布与沉降槽扩展规律、隧道纵向沉降分布规律。本文模拟所得地表沉降曲线与实测曲线较为吻合。研究认为，盾构施工中，壁后注浆浆液经历凝胶一固结过程，期间其抗压强度及其它力学性质在不断变化，必然对地层沉降产生影响。本文引入等代层的概念，以单液缓凝型浆液抗压强度试验数据及经验取值为主要依据，设置多组浆液强度变化值，采用多次数值模拟的方法，分析研究了浆液各时期强度(主要是早期强度和后期强度)对地层沉降尤其是地表沉降的影响。本文所得结论中最主要的两点为：(1)盾构开挖后30天内的地层沉降是随

3、时间推移不均匀发展的，沉降速率由快至慢不均匀衰减。(2)壁后注浆浆液早期强度对开挖后30天内的最终地表沉降量影响较大，而长期强度对其影响不明显。本文所得结论对盾构隧道的设计与施工具有一定的参考价值。关键词：盾构施工；地层沉降；数值模拟；壁后注浆研究类型：应用研究Subject：NumericalSimulationofGroundSettlementInducedbyShieldTunnelConstructionSpecialty：GeotechnicaiEngineeringName：ZhuDaiYun．(signatu旧Z红立墨!

4、!鹜Instructor：DaiJun(SignatureAbstractThedistubanceofsoiloausedbyshieldtunnelconstructionresultsinthe∞ilmovement，Inaiuiytheg∞mldsettlement,whichisogleoftheproblemhi#yconcernedinthedesignandconstructionprocessofshieldtunneling．Shieldtunnelingissimulatedbyafinitedifferencec

5、odeFLAC”．Then,thecharacteristicofgroundsettlementespeciallysurfacesettlementin30daysfollowingtheexcavatiollattestsiteisstudiedonthebasisofthecombinationofthemeasureddataofShangHaiNo．2SubwayLineandtheresultofnumericalanalysis．Itgenerallyanalyzestherelationbctwccns眦'facese

6、ttlementandtime,thecharacteristicofgroundsettlementwithrespecttothedep血加characteristicofgroundsettlementonImcruisectionofthetunnelandthelateralextensionofsettlementaswellasgroundsettlementolllongitudinalsectiollofthetunnel．Furthermore,theeLLrveofsurfacesettlememasaresult

7、ofsimulatingisclosetothemeasuredCUlNe．Ontheconstructionoftheshieldtunneling,theprocessfromgelatinationtoconsolidationformaterialofbackfillgroutinginfluencesthegroundsettlement．TheconceptofequivalentcircuIarzoneissupposedbythisthesisandcompressivestrengthvaluesindefferemt

8、imesofaprocessofslurryconsolidatingargsetasagroupandusedinsimulationwiththehelpoftestdataandempiricalva