涌水和抽水对地铁隧道沉降的影响

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1、涌水和抽水对地铁隧道沉降的影响InfluenceofWaterGushingandPumpingonSettlementofMetroTunnel学科专业：土木工程研究生：张丹蕾指导教师：杨建民副教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要城市地铁是一种绿色环保的出行方式，既能够解决交通拥堵问题、节约地上空间，又能够提高时间利用效率、丰富出行方式，可谓是一举多得。随着近年来城市地下轨道交通的发展，地铁隧道的沉降问题研究引起了越来越多学者的关注，但是现有文献多数仅对地面沉降现状或是隧道变形模式进行了单独研究，隧道周围地

2、层沉降对隧道沉降模式影响的相关研究还处于起步阶段。在引起地层沉降的诸多因素中，涌水和抽水是其中较为主要的两个因素。因此，本文重点对涌水和抽水对隧道沉降的影响进行了研究，从理论推导和数值分析两个方面对地层沉降对隧道沉降的影响进行研究，为后续深入研究的展开提供了一定的理论基础及研究思路，具有很高的理论和实用价值，能够为实际工程提供指导。本文的主要工作有：1.盾构施工受周围的地质条件和施工环境的影响较大，当地下水涌入隧道内时会对整个地铁的结构造成极大的破坏、对施工人员的安全造成极大的威胁，因此研究渗漏及涌水对隧道沉降的影响

3、是具有实际意义的。文章分析了天津地铁六号线南何庄-大毕庄盾构区间的透水事故，对地表和隧道结构的沉降值进行了数值模拟，通过与实际监测段的实测数据对比，从而得出未检测区域的沉降值及透水事故的影响范围。2.以弹性地基梁理论为基础，使用隧道等效刚度模型，运用四阶常系数线性非齐次微分方程数学理论，求得余弦地层位移模式ya=cosωx作用下的隧道纵向沉降解析曲线，将数学理论与工程实际相结合，再由材料力学理论，直接求出变形曲线的转角及作用在隧道环面上的弯矩和剪力。最后分析求得的力学基本量是否符合弹性地基梁的一般理论，再对不同地基系

4、数、不同抗弯刚度作用下的隧道力学基本量的变化趋势进行比较并分析抽水后隧道最终沉降大小的影响因素。3.使用abaqus有限元分析软件对抽水引起的地面沉降下的隧道沉降进行模拟，对比有无隧道时地面的沉降变化情况，发现在有隧道的地层进行抽水时，其沉降值要大于仅有抽水作用的土层，并且隧道上方土体会产生较大沉降影响周围抽水井形成的规则沉降漏斗。抽水过程中土层的孔隙水压力呈明显的漏斗状降低，土中水向孔压漏斗中心聚集，上部地层发生排水固结，地面因此发生沉降。关键词：盾构隧道，涌水，弹性地基梁，等效刚度模型，抽水IABSTRACTUr

5、bansubwayisakindofgreenenvironmentalprotectionwaytotravel,bothtosolvetheproblemoftrafficcongestion,savespaceontheground,andcanimprovetheutilizationefficiencyoftimeandenrichthemodeoftravel.Withthedevelopmentofcityundergroundrailtrafficinrecentyears,theproblemofs

6、ettlementofmetrotunnelhasattractedmoreandmoreattentionofscholars,butmostoftheliteraturesonlyonlandsubsidencesituationortunneldeformationmodeswereinvestigatedseparately,aroundthetunnelstratumsettlementresearchsettlementmodeofinfluenceontunnelisstillintheinitials

7、tage.Amongthemanyfactorscausingformationsubsidence,gushingwaterandpumpingwaterarethetwomainfactors.Therefore,thispaperfocusesontheinfluenceonthesettlementoftunnelwatergushingandpumpingwerestudiedbytheoreticalderivationandnumericalanalysisoninfluenceoftunnelsett

8、lementonthetwoaspectsofgroundsettlement,providesthetheoreticalfoundationandresearchideasforthefurtherstudiesoncertainexpansion,hasahightheoreticalandpracticalvalue,canprovid