地铁地表沉降监测数据分析与交互处理-土木工程建造与管理专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士论文 西安建筑科技大学硕士论文 西安建筑科技大学硕士论文 西安建筑科技大学硕士论文 PAGE PAGE 4 PAGE PAGE 3 只-盾构施工引起的隧道单位长度地层损失量 (m3/m); Sm皿一隧道中心处地表最大沉降量 (m); i一地表沉降槽宽度系数，即沉降曲线反弯点至隧道中心线的距离 (m). Peck 认为，在不排水情况下，隧道开挖所形成的地表沉降槽的体积应等于地 层损失的体积问。他假定地层损失 在整个隧道长度上均匀分布，隧道施工所产 生 的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线，如图川所示。 X S 图1.1地表沉降的横向分布 英国是世界上最早修建地铁的国家，对城市隧道施工引起地表沉降的问题研 究较多。 1982 年， 0 Rei1ly-New 在英国盾构隧道的大量现场实测数据基础上， 进行多元线形回归分析，提出实际沉降槽宽度系数i和隧道半径无关的理论。 随着我国大量城市隧道施工的进行，自 20 世纪 70 年代起，同济大学便开始 了隧道施工引起地表沉降实测和理论的研究，候学渊等在对上海饱和软土和软粘 土层中地铁盾构隧道施工现场监测数据研究的基础上，提出了考虑到土体扰动后 固结沉降的变化规律的 Peck 修正公式: v v _. 勺，1 J2i?i 式(1-2) .f，.，，，，:p 式中，但 t 三 T，T ==二ζ Ekx SX.I一在任一固结时间t 内，距隧道中心线 x 处的施工沉降量和国结沉降量 之和(m): H 一埋深(m); Z 一隧道顶部土体加权平均渗透系数(m1 d): F 一隧道顶部孔隙水压力的平均值 (MPa); E 一隧道顶部土体的平均压缩模量 (MPa)。 2. 地表纵向沉降预测 刘建航、候学渊以 Peck 法为基础，在总结上海延安东路隧道施工引起地表沉 降实测资料的基础上，提出了预测地表纵向沉降公式叭 S忡各[件)叩(平)]叫件)-件 J] 式(1-3) 式中 ，S(y) 一纵向地表沉降量，当该值为负时为隆起量 (m); y 一沉降点至坐标轴原点的距离 (m): 另一盾构推进起始点处盾构开挖面至坐标轴原点的距离 (m); Yj 一盾构开挖面至坐标轴原点的距离 (m); y，=y，斗，yj=yj 斗， /一盾构机的长度 (m); φ一正态分布函数，可由标准正态分布函数表查得: 几一盾构开挖面引起的地层损失(欠挖时为负值 )(m3/m); 2一盾构盾尾后部间隙的地层损失(总是正值) (m3/m)。 经验法预测的沉降曲线形状与通常观测到的沉降曲线相似，并且该曲线可用 儿个参数定义，应用比较方便;但是经验法是通过大量实测资料统计而获得的在 某一特定条件下的经验公式，缺少理论依据，有很大的局限性。 1.2.2 理论预测法 1.弹一粘一塑性理论解析方法 随着对地表沉降的深入研究，许多学者考虑到地基土层的变形特点，将地基 土作为弹性、弹塑性和粘弹塑性体考虑，在隧道软 土地表沉降研究中 引入了相关 学科的研究成果。侯学渊、陶履彬等用轴对称的平面应变弹性理论分析了圆形隧 道的位移场和应力场;孙钧等利用粘弹塑性理论，对圆形隧道围岩和衬砌进行了 粘弹塑性分析。 弹一粘-塑性理论解析方法几乎无一例外地将地层假定为轴对称的、均匀的 平面应变问题，由于计算条件的限制，只能对比较简单的边界条件和初始条件作 出解答，所以使其应用受到极 大的限制。 2. 随机介质理论方法 波兰学者 J.Litwiniszyn 为研究采煤岩层与地表移动问题，基于砂箱模型实验 研究，提出了五大公理，以概率统计为基础提出了随机介质理论。随机介质理论 自提出以来，经过我国学者刘宝琛、廖国华等的发展，建立了横向和纵向地表沉 降槽预测公式。 随机介质法将岩土体视为随机介质，把地层移动看成~个随机过程，因此预 测的盾构隧道地表沉降结果与实测的数据难免有所差距。 3. 数值模拟分析法 二十世纪 30 年代后，计算机的迅速普及使得以有限元为代表的数值模拟分析 法得到了广泛的应用，井渗透到工程技术研究的各 个领域。对地表沉降的预测， 国内外都进行了大量的数值模型研究，其主要方法有有限元法、边界元法、半解 析元法等。 近十多年来，数值模拟分析技术和计算机技术高速发展，三维数值模拟分析 结果更加符合实际，应用越来越广泛。 三维数值模拟分析法基本上能够模拟各种工况和各种影响因素的相互作用， 且可重复性好，但是数值模拟分析法在地表沉降预测的研究中，土体各参数的选 取和本构关系的确定不完全符合实际工程。因此，数值模拟分析方法尚不能成为 较为实用、准确的计算方法。 1.2.3 实测数据分析法 1. 统计分析法 统计分析法即回归分析，是目前应用较为广泛的变形成因分析法。它是以实 测数据和所量测的变形值为基础，并考虑