砂粘复合地层盾构隧道施工地表横向沉降分析

文章依托广州地铁二号线洛溪—南浦区间盾构隧道工程,选取其中处于砂粘复合地层的六个监测断面对其横向沉降进行研究;选择能反映沉降槽偏移的高斯峰值函数拟合实测的沉降数据,得到沉降槽宽度系数、最大沉降量等横向沉降特征的重要参数,并对监测断面的沉降槽对称性进行分析;根据现有的沉降槽宽度系数预测理论,提出了更适合砂粘复合地层沉降槽沉降系数的计算方法,并与拟合值进行了比较; 与软土地层,砂砾土地层的沉降槽宽度系数对比,结论表明在等效洞泾比相近的情况下沉降槽宽度：软土地层＞砂粘复合地层＞砂砾土地层。     

盾构施工引起横向沉降槽宽度分析

为了确定盾构施工的横向预加固范围以及监测范围,确保盾构施工安全,以北京地铁14号线为工程背景,对盾构施工引起的横向沉降槽宽度进行了分析。提出了横向预加固范围以及监测范围,提出了一种计算方法;并在此基础上,确定适用于北京地层,横向沉降槽宽度与其系数的相关关系。研究结果表明:主要沉降应发生于距隧道轴线水平距离为2i范围内,i为沉降槽宽度系数,次要影响区域为2i~3i范围内;应用新方法计算盾构隧道施工横向沉降槽宽度为距隧道轴线水平距离约为1 h或2 D,h为隧道埋深,D为隧道直径;确定沉降槽宽度与沉降槽宽度系数之间的关系为2.5倍较3倍更为合理。     

浅覆土盾构隧道施工引起地表沉降规律研究

为研究浅埋大直径土压平衡盾构施工穿越砂卵石地层造成的地表沉降规律,以北京新机场线9m直径土压平衡盾构隧道为背景,对10m、12m、13m、15m四种覆土厚度下的地表最大沉降、沉降槽宽度、地层损失率进行了对比分析,并用Peck公式进行拟合。分析结果表明：相同施工参数下,隧道上方地表最大沉降和地层损失率随覆土厚度增加而减小且成拱覆土厚度附近存在变化速率的突然改变;深埋隧道测点沉降稳定时间较短,约为2天,浅埋隧道时间较长,约为4天;实测沉降槽宽度及沉降槽拟合曲线的宽度系数与隧道覆土厚度相关性不明显,实测沉降槽宽度约为隧道中线两侧1.5D范围(D为开挖直径);实测地层损失率与通过Peck公式反算的地层损失率都随隧道覆土厚度增大而减小。     

哈尔滨粉质黏土地层隧道沉降规律

基于哈尔滨地铁1号线同江路站-哈尔滨南站区间地表沉降的实测数据及地层信息,分析地表沉降槽宽度和地层损失率的变化规律,并在此基础上对Peck公式回归分析,得出适用于哈尔滨粉质黏土地层隧道的地表沉降修正系数。结果表明:粉质黏土地层沉降槽宽度与隧道埋深之间可用线性关系表示,此时沉降槽宽度系数的取值范围为0. 42～0. 6;当地层损失率在0. 46%～0. 59%之间时,能够更好地预测土体的体积损失量;当地表最大沉降修正系数的范围为0. 4～0. 7、沉降槽宽度修正系数的范围为0. 9～1. 3时,通过相似地质情况的哈尔滨地铁3号线旭升街站-松江生态园站区间实测数据进行验证,发现修正后的Peck公式能够更好地预测地表沉降。     

哈尔滨粉质粘土地层隧道沉降规律

基于哈尔滨地铁1号线同江路站-哈尔滨南站区间地表沉降的实测数据及地层信息,分析地表沉降槽宽度和地层损失率的变化规律,并在此基础上对Peck公式回归分析,得出适用于哈尔滨粉质黏土地层隧道的地表沉降修正系数。结果表明:粉质黏土地层沉降槽宽度与隧道埋深之间可用线性关系表示,此时沉降槽宽度系数的取值范围为0. 42～0. 6;当地层损失率在0. 46%～0. 59%之间时,能够更好地预测土体的体积损失量;当地表最大沉降修正系数的范围为0. 4～0. 7、沉降槽宽度修正系数的范围为0. 9～1. 3时,通过相似地质情况的哈尔滨地铁3号线旭升街站-松江生态园站区间实测数据进行验证,发现修正后的Peck公式能够更好地预测地表沉降。     

兰州砂卵石地层盾构施工的peck公式参数优化

针对peck经验公式预测隧道开挖引起的地表沉降受地质环境、开挖方式等影响的问题,揭示隧道开挖引起地表沉降的一般规律.基于兰州砂卵石地层某地铁盾构区间,取30个典型断面地表沉降的监测数据,利用线性回归方法,引入地表最大沉降量的修正系数α和沉降槽宽度修正系数β,修正优化peck公式.研究结果表明:在兰州砂卵石的地层条件下,当α∈[0.5139,0.9364],β∈[0.5987,0.7609]时,优化后的peck曲线与监测数据较为吻合.研究结论为城市相似地层下地铁建设提供参考和依据.     

基于修正Peck公式的软土地层超大直径顶管施工地表沉降特性研究

依托深圳市超大直径钢顶管清污分流项目,研究了复杂软土地层地表沉降规律﹒首先,基于现场地表沉降50组实测数据对Peck公式进行修正,推导出拟合函数表达式,并给出了软土地层地表沉降Peck曲线上限和下限解;然后,采用有限元方法精细化模拟顶管施工动态过程,进行摩阻力、机头压力和土体弹性模量参数敏感性分析,总结出横、纵断面地表沉降失稳破坏区范围和影响参数临界值;最后,采用半解析-半数值法,确立了修正Peck公式各参数间的函数关系﹒结果表明：修正后的Peck公式可准确预测复杂软土地层地表沉降,其地层损失率取值范围为0.130%～0.238%;地表沉降与摩阻力呈正相关,与弹性模量呈负相关;顶管摩阻力和机头压力临界值应分别控制在15 kN和0.2 MN;横向地表沉降扰动区范围为2D～2.5D,纵向隆起区分布范围为1.25D～2D;沉降槽宽度i与覆跨比(H/D)呈指数函数关系,S_max/g～H/D关系可用修正Clough公式进行描述．     

不同地质条件下盾构法施工沉降影响

为研究不同地质条件下盾构法施工引起的地表沉降影响范围,对南京地铁四号线龙江站—云南路站区间盾构施工期间现场有效监测点的实测数据进行Peck公式拟合,通过分析典型沉降槽曲线特征,并统计拟合所得的大量沉降槽宽度系数及其控制参数,获得了不同地貌单元的沉降槽形状特征及沉降槽宽度参数经验值,对不同地质条件下的沉降影响范围作出了预测。研究结果表明:长江漫滩地貌单元沉降槽宽度平均值为12 m,计算沉降槽宽度时沉降槽宽度参数K值可取0.381;秦淮河古河道地貌单元沉降槽宽度平均值为11.3 m,K值可取0.312 2;长江一级阶地地貌单元沉降槽宽度为9.96 m左右,K值可取0.303 2。     

软土地层小净距隧道盾构施工地表沉降规律分析

在软土地层中,针对小净距盾构隧道施工的地表沉降规律分析,对保证安全施工与控制地表沉降具有重要的意义.以苏州地铁4号线软土地层为例,根据现场条件,设计监测断面,对比单洞与双洞施工的地表沉降的变化规律,并进行分析,得出了以下结论:后行洞施工对先行洞的影响是一个挤压、剪切与拉伸的过程,地表沉降量也随之增减;随着后行洞掌子面向前推进,先行洞地表土体纵、横向沉降量先增大和后减小;先行洞施工后形成的扰动圈,使得后行洞的地表沉降量始终大于先行洞的沉降量.     

土质隧道非均匀收敛变形下等效地层损失解析计算

从土质隧道开挖引起洞周边土体非均匀收敛变形角度出发,提出了以隧道开挖引起周边土体非均匀收敛曲线与隧道最终衬砌断面曲线所围面积等效计算地层损失的非均匀模型,并利用上限定理及变分法推导了该模型下等效地层损失Vs的极限解析表达式;并总结归纳了沉降槽宽度系数i的近似表达统一式。最后将本文方法预测地面沉降的结果与离心机隧道模型试验结果及实际隧道工程现场监测结果进行对比,验证了(1)从收敛塑性变形角度定义及由上限定理计算地层损失Vs具有一定的有效性;(2)能较好的拟合试验和现场监测结果,表明了从围岩物理力学性质上研究地面沉降具有一定的可行性。     

南水北调中线磁县段污水管下穿公路顶管施工地表变形规律

顶管施工对地层变形的扰动成为影响周围建筑物安全和环境变化的重要因素之一.以南水北调中线磁县段砂砾石地层中污水管网顶管下穿和谐大道施工为例,对顶管施工扰动下地表沉降变形进行理论预测和现场试验研究,并基于现场实测结果对理论预测模型参数进行了优化修正研究结果表明:当地层体积损失率控制在6.9％以内时,磁县和谐大道附近地表沉降量满足相关规范安全要求;南水北调磁县段污水管网施工范围内地表最大沉降量位于2.5～4 nun,未突破安全阈值;针对类似工况条件提出了地层损失率和沉降槽宽度系数指数建议取值,分别为2.81％和0.425.相关研究成果为类似工况条件下地表变形预测研究提供借鉴.     

Peck公式在砂卵石地层盾构隧道施工地表沉降预测中的应用研究

基于乌鲁木齐砂卵石地层地铁隧道现场监测数据,采用回归分析方法对典型断面地表沉降进行分析,得到适用于砂卵石地层的Peck公式,并进行了现场数据验证.研究成果表明得到的peck公式能够有效预测砂卵石地层盾构施工地表沉降,具有工程指导意义.     

西安黄土地层盾构施工的Peck公式修正

以西安黄土地区某区间段地铁隧道盾构施工实测数据为基础,通过peck公式的两个重要参数,即沉降槽宽度系数K,地层土体损失率η,对Peck公式进行修正,使其能适用于黄土地区,并为今后黄土地区地铁的盾构施工提供参考依据。研究表明,修正后的沉降槽宽度系数为K=0.42～0.445,地层损失率应根据不同的地层情况和施工参数进行确定,一般情况下取η=0.82%～1.65%是合理的。     

各向异性参数对隧道施工引起地表位移的影响

利用三维有限差分程序,研究了静止侧压力系数K0及各向异性模量比值n对隧道施工引起的地表下沉位移的影响.结果表明:Pcck公式的预测值比FLAC3D所得到的地表最大下沉位移值要大,且横向沉降槽的宽度较窄;地表最大下沉位移值随各向异性模量比值n的增大而增大,且横向沉降槽也随之变宽,而静止侧压力系数K0对地表最大下沉位移的影响则反之.     

层理位置对近水平软硬互层隧道变形影响研究

江习高速四面山隧道软硬互层围岩为近水平岩层,弹性模量比值为1∶5,黏聚力比值为1∶4,层理效应明显,且层理与隧道相对位置不一,对隧道开挖影响也不同。以砂泥互层V级围岩隧道施工段为工程依托,采用接触分析方法,研究层理与隧道相对位置关系对隧道变形影响,并进行变形预测,得出以下结论:(1)隧道开挖后,其拱顶沉降相对水平收敛变化更大,层理层间滑移相对层间剥离变化更明显。(2)隧道拱顶沉降受隧道上方层理影响最大,水平收敛受穿隧道层理影响最大,底鼓受隧道下方层理影响最大。(3)对于层理本身,隧道开挖对断面以上位置的层理影响更大,对其下方层理影响较小,层理位于隧道上方层理滑移最大,层理穿越隧道断面时层间剥离量最大。研究成果可在类似隧道提出针对性施工工艺设计建议并推广应用。     

考虑蠕变特性的软土路堤沉降有限元分析

高速公路软土地基的工后沉降很大部分来自软土的次固结沉降,因此采用有限元计算工后沉降有必要考虑软土的蠕变特性。利用Plaxis软件对揭普高速某断面软土地基路堤填土施工进行数值模拟,通过等效渗透系数将砂井地基简化为天然地基进行计算,考虑软土蠕变特性,采用软土蠕变(SSC)模型,结合B iot固结有限元,计算施工期沉降和工后沉降,得到与实际较相符的结果。     

软土地层隧道抗震稳定分析

结合上海某地铁隧道工程，研究了隧道结构，周围土体及注浆材料的动剪应力，孔隙水压力及沉降量等的分布特征，评价了该隧道的抗震稳定性，采用了几种典型的地震波输入，对处于粘性土地层和砂性土地层中的隧道分别进行了动力响应分析，计算中，采用有效应力动力分析方法，并考虑了饱和软土的震陷对地下结构物抗震稳定的影响。     

层理位置对近水平软硬互层隧道变形的影响

江习高速四面山隧道软硬互层围岩为近水平岩层,弹性模量比值为1∶5,黏聚力比值为1∶4,层理效应明显,且层理与隧道相对位置不一,对隧道开挖影响也不同。以砂泥互层V级围岩隧道施工段为工程依托,采用接触分析方法,研究层理与隧道相对位置关系对隧道变形影响,并进行变形预测,得出以下结论:(1)隧道开挖后,其拱顶沉降相对水平收敛变化更大,层理层间滑移相对层间剥离变化更明显。(2)隧道拱顶沉降受隧道上方层理影响最大,水平收敛受穿隧道层理影响最大,底鼓受隧道下方层理影响最大。(3)对于层理本身,隧道开挖对断面以上位置的层理影响更大,对其下方层理影响较小,层理位于隧道上方层理滑移最大,层理穿越隧道断面时层间剥离量最大。研究成果可在类似隧道提出针对性施工工艺设计建议并推广应用。     

疏松砂岩油藏砾石充填防砂参数优化技术研究

一般地,疏松砂岩油藏成岩性差,泥质含量高,出砂严重,筛管砾石充填防砂是维持油田开发生产的主要工艺。地层出砂粒径发生变化后,生产过程中地层砂进入充填砾石层产生了互混,使油井产液量逐渐下降。在研究地层出砂粒径分布的基础上,在套管外地层亏空处充填砾石粒度中值突破传统的5—6倍地层砂粒度中值的常规做法,以实验为基础,选择了3—4倍地层砂粒度中值的充填砾石,可降低砂砾互混的概率。结合分级充填技术,在现场应用中取得了很好的效果。     

洞桩法导洞开挖方案分析与优化

为了研究开挖方案对地表变形的影响,以北京17号线东大桥地铁车站为例,根据Peck公式采用地表沉降量和沉降槽宽度表征地表变形,采用Midas结合正交设计和回归分析研究采用对称开挖施工时,开挖顺序和开挖错距与地表变形的函数关系,最终得到最优开挖方案。结果表明：先开挖上层后开挖下层,先开挖边导洞后开挖中导洞时,沉降槽宽度最小;先开挖上层后开挖下层,上层采用先中后边,下层采用先边后中的开挖顺序时,地表最大沉降量最小。层间开挖顺序对地表最大沉降量的影响较为显著,上层开挖顺序是沉降槽宽度的主要影响因素。采用沉降槽宽度最小的开挖顺序,综合得出开挖错距与地表变形的函数关系;同时对沉降槽宽度进行优化,得到层间、上层、下层开挖错距依次为4、20、20 m。