砂卵石地层盾构掘进引起地层响应初探.pdfVIP

砂卵石地层盾构掘进引起地层响应初探 黄清飞 袁大军 (北京交通大学 隧道及地下工程实验研究中心 北京 100044) 摘要介绍了目前国内外关于盾构掘进引起地层响应的一些经验和理论研究成果，结合目 前承担的研究课题，对北京砂卵石地层的特殊性及盾构施工难点进行了论述，论证了研究砂 卵石地层盾构掘进引起地层响应的必要性，并提出了研究技术路线及一些研究设想。 关键词砂卵石地层盾构隧道地层响应模型试验现场监测数值分析 1研究背景简介 盾构掘进引起地层响应是一个很重要的课题，研究的理论意义和实际意义都非常重大，因此一直 深受国内外相关科研工作者和工程人员的重视，研究成果也非常丰富。但到目前为止，所有这些研究 都是针对软土地层，而北京主要为砂卵石地层，在这种地质条件下采用盾构修建地铁，必然会面临许 多新的难题与挑战，地层响应分析即是其中之一。在我国北方即将修建地铁的几个城市和世界其他国 家都有砂卵石地层存在，因此研究砂卵石地层盾构掘进引起地层响应必然会对以后在相似地质条件下 修建地铁提供理论和技术支持，意义非常重大。 2国内外研究现状 2．1理论研究成果 美国R．B．Peck通过对大量地表沉陷数据及T程资料分析后，首先提出地表沉降槽近似正态分布 的概念[1]。地层移动由地层损失引起，并认为施工引起的地面沉降是在不排水条件下发生的，所以沉 陷槽的体积应等于地层损失的体积。横向分布地面沉降估算公式为 s(z)=S眦exp(一荔) s—jL江 兰 ‰。压i 2瓜tan(45。一詈) 槽宽度系数i，由如下公式求取。 索。(Z／2R)仉8 英国Attwell等也假定沉降槽曲线为正态分布，给出了估算地表沉降的经验式，为 责一(Z／2R)“ y=’龙万谚。。 量‰、沉降槽断面积U(mz)，反弯点距离i(m)等进行了实测，并考虑沉陷槽形状为正态分布曲 线，提出实际的沉降槽宽度为6i，估算地表沉降的估算公式为 i—KZ ‰，一V／4际i 砂卵磊地层盾构掘进；l起地层响应初撂 99 删I 日本的Fujita接受Peck的邀请，从事了在软弱地层中的隧道工程不同施工方法对地层影响有何 等差别的研究，提溅了与盾构型式、地层条件、辅助工法、隧道直径及埋深等因素有关的最大沉降量 预测值泣j。 Y．s．Fang在实测了台北污水管道施下中的地面沉降后，得出沉降的极大部分发生在盾构通过后 向沉降随时间的变化呈双曲线型[3]； t S一=a+bt 刘建航在总结延安东路隧道沉降分布规律的基础上，提出了“欠地层损失”的概念，并修正了 Peck公式预测地表纵向沉降计算式[州，修正后的公式为 s∽意M半H学]}磋M孚H亭]} Hurrell通过对4个工程实测的估箨，褥到长期匿结的最大沉陷量估算公式[5]： ’‰。2·S一·OFS·A A=O．39(1一O．01S一) 蕊S一[r(磊一磊)-a,]／Co 同济大学侯学渊结合上海地区饱和土体盾构施t的特点，提出了考虑时效(即土体扰动后固结) 沉降的修正Peck公式[6]：S(x,t，=[警]exp(一荔) T奠等笋i，o≤￡≤T B^2 式中，H．一超孔隙水压水头。 现：沿隧道轴线向内松弛的地层损失向轴线上方