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盾构法修建地铁隧道具有施工安全性好、工作效率高等优点,己成为修建地铁的一种主要施工方法。但盾构法施工时,仍然会引起周围的地层及结构变形。而控制隧道变形的一种有效措施即在隧道周围采用深孔注浆的方法对地层进行加固,合理选择注浆参数是确保盾构隧道注浆效果良好的重要因素。本文就上述内容展开分析,并取得以下研究成果:
1、对已有均质地层中双线盾构施工引起的地层变形计算方法进行修正。基于Mindlin基本解,计算均质地层土体在盾构推进过程中受到盾构机正面推力、盾壳与土体间摩擦力、同步注浆压力、二次注浆压力、土体损失等多种复杂作用下的总变形量,并研究各因素对施工过程中土体变形量的影响大小。结合实例计算对理论解析法与有限元数值模拟法进行比较分析。
2、对昆明市地铁5号线进行施工全过程数值模拟分析。针对软弱地层盾构隧道长距离平行下穿采莲河的施工条件,根据施工过程中进行工作面开挖、盾尾衬砌环的拼装和盾尾空隙注浆充填等关键工序,开展盾构法施工全过程数值模拟分析。建立了盾构施工三维有限元模型,并阐述了材料特性、计算荷载、施工步的数值模拟方法。
3、对盾构施工全过程隧道变形情况及注浆加固方案进行优化分析。首先,分析了未采取注浆加固措施情况下地表沉降及管片应力变形等规律;其次,通过改变注浆加固范围、注浆压力等参数研究了注浆加固对地表沉降、管片应力及上浮量的影响,通过对比分析得到安全可靠、经济适用的注浆加固优化方案;最后,改变地质参数,分析了地层弹性模量对注浆加固效果的影响,对实际施工具有较为重要的理论意义和实用价值。
4、将分步变位控制原理应用到隧道施工变形分析并进行隧道变形控制。基于数值模拟与分步变位分配控制原理,制定了地表沉降、拱顶沉降各测点的分步控制标准统计表,实现了施工过程的动态控制。结合实际监测数据与分步控制标准,进行反馈分析,对比实测数据与模拟数据,验证数值模拟数据的可靠性。
1、对已有均质地层中双线盾构施工引起的地层变形计算方法进行修正。基于Mindlin基本解,计算均质地层土体在盾构推进过程中受到盾构机正面推力、盾壳与土体间摩擦力、同步注浆压力、二次注浆压力、土体损失等多种复杂作用下的总变形量,并研究各因素对施工过程中土体变形量的影响大小。结合实例计算对理论解析法与有限元数值模拟法进行比较分析。
2、对昆明市地铁5号线进行施工全过程数值模拟分析。针对软弱地层盾构隧道长距离平行下穿采莲河的施工条件,根据施工过程中进行工作面开挖、盾尾衬砌环的拼装和盾尾空隙注浆充填等关键工序,开展盾构法施工全过程数值模拟分析。建立了盾构施工三维有限元模型,并阐述了材料特性、计算荷载、施工步的数值模拟方法。
3、对盾构施工全过程隧道变形情况及注浆加固方案进行优化分析。首先,分析了未采取注浆加固措施情况下地表沉降及管片应力变形等规律;其次,通过改变注浆加固范围、注浆压力等参数研究了注浆加固对地表沉降、管片应力及上浮量的影响,通过对比分析得到安全可靠、经济适用的注浆加固优化方案;最后,改变地质参数,分析了地层弹性模量对注浆加固效果的影响,对实际施工具有较为重要的理论意义和实用价值。
4、将分步变位控制原理应用到隧道施工变形分析并进行隧道变形控制。基于数值模拟与分步变位分配控制原理,制定了地表沉降、拱顶沉降各测点的分步控制标准统计表,实现了施工过程的动态控制。结合实际监测数据与分步控制标准,进行反馈分析,对比实测数据与模拟数据,验证数值模拟数据的可靠性。