盾构隧道施工参数对地表沉降的影响研究

以广州市地铁十八号线万顷沙站—万横中间风井盾构区间隧道工程为研究背景，运用有限元软件，探讨了隧道埋深比、掘进压力、注浆厚度3种因素引起的地表变形的影响。在分析中使用控制变量法，在其他条件不变的情况下，改变掘进压力等施工参数并选取合理的值域后进行数值模拟，研究各种参数对地表沉降的影响程度。结果表明：(1)随着隧道埋深比的增大，横向地表沉降量峰值出现先增加后下降的变化规律，沉降槽曲线也逐步趋于缓和；(2)地面横向沉降峰值随掘进压力的增大而增大，当掘进压力超过掌子面土体应力释放值时，沉降量峰值与掘进压力成正比；(3)地面横向沉降量与注浆层厚度成反比。     

基于IPSO-SVR的盾构下穿既有道路沉降预测分析

目前，有关盾构隧道平行下穿既有道路的沉降预测研究相对较少。为准确预测在盾构过程中不同因素对既有平行道路沉降的影响规律，本研究提出一种基于改进粒子群优化的支持向量回归(IPSO-SVR)预测模型，将其应用于实际地铁隧道工程的地表道路沉降预测中。以长春地铁6号线下穿飞跃路区间工程为依托，结合盾构施工过程中盾构掘进参数、地层信息与道路沉降的监测，应用libsvm网格搜索法缩小超参数范围，同时结合非线性递减策略改进粒子群算法中惯性权重与加速因子的变化情况，最终建立IPSO-SVR预测模型，实现区间内后续路段的沉降预测。研究结果表明，对比网格搜索法与常规粒子群优化训练中目标函数(均方误差)的变化情况，经改进后的粒子群优化的收敛速度有较好提升，目标函数收敛效果更好，其最小值缩小近15%。本研究提出的IPSO-SVR对道路沉降预测平均绝对误差(MAE)为0.287，拟合决定系数R²为0.884，平均相对误差仅为8.91%，较反向传播(BP)神经网络、支持向量回归(SVR)、粒子群优化的支持向量回归(PSO-SVR)预测模型有更佳性能表现。由此可知，IPSOSVR对于复杂情况下多...     

地形不对称条件下盾构隧道掘进施工的地表沉降特性

为解决盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响问题，依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程，考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力，对其掘进施工过程展开精细化数值模拟，并与实测地表沉降结果进行对比分析.进一步地，引入宽度修正系数α,提出沿江不对称地形条件下的修正Peck公式；同时开展16种不同地形条件下的数值模拟，探讨岸坡距离与拱顶埋深对地表沉降特性的影响.结果表明：最大地表沉降S_max和宽度修正系数α,均随着岸坡距离和拱顶埋深的增大，呈近似线性的负相关趋势.上述研究可为类似条件下的盾构隧道施工提供借鉴.     

盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响，以某盾构隧道工作井为依托工程，通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型，基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式，提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法. 通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析，并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为，基于工程实例形成了盾构近接控制原则. 研究结果表明：1）工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大，且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内，盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响；2）总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主，占比分别约1/3和2/3，同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计；3） 总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致，验证了计算方法的合理性，同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右，在盾构接收施工中应予以重视；4）基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果，在工程接收关键区间（10~0环）中采取了“低推速”接收原则，保障了盾构的安全接收，可为同类工程提供参考.     

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题，通过开展室内缩尺模型试验，研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应，并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用，探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明：在超大地面荷载作用下，盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大，以受压的形式承担了大量的荷载效应，导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移，进而在围护结构底部发生失稳，导致整体破坏；主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力；通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量，由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。     

地铁盾构掘进对地表及建筑物沉降的影响研究——以深圳地铁16号线为例

研究盾构掘进对周边地表及建筑物沉降造成的影响，是软土地区盾构隧道安全施工和正常运营的基本要求.以深圳地铁16号线龙东村站—龙南站盾构区间粉质黏土层为背景，建立数值模型进行模拟计算，并与实测结果进行对比验证，研究盾构掘进对地表及建筑物沉降的影响.结果表明，右线开挖完，地表最大沉降值位于右线隧道中心线处，左线开挖完，地表最大沉降值也位于右线隧道中心线处；单线盾构掘进引起的地表横向沉降曲线均是单峰形态，双线盾构掘进引起的地表横向沉降曲线往往会呈现出双峰或多峰等形态；右线盾构开挖时，建筑物监测点沉降随盾构掘进过程呈现整体下降的趋势，左线盾构到达建筑物监测点时，建筑物监测点逐渐开始隆起，在左线盾构通过后，建筑物监测点沉降值逐渐趋于稳定.     

考虑环缝接头水力劣化的盾构隧道渗漏数值分析

为了研究环缝接头渗漏的影响，以上海地铁1号线为工程背景，基于有限元分析，建立了三维盾构隧道接头渗漏模型. 依据隧道环缝接头张开量，建立了接头渗透系数与纵向沉降曲线曲率半径的迭代关系，实现了接头渗透系数的动态劣化，并与常渗透系数工况的结果进行对比. 研究结果表明：常渗透系数假设显著低估了隧道渗漏的危害程度，应采用更符合实际的渗透系数动态演化模型进行分析. 环缝接头渗漏发生后，地面产生了沉降漏斗，隧道纵向产生不均匀沉降，接头因此而张开，衬砌出现扁平化变形. 对待隧道渗漏问题应秉持“早发现，早治理”的原则，最迟应在渗漏发生后的0.2年内，完成治理工作.     

盾构下穿引起上覆管线变形的解析计算方法

盾构下穿易引起周边土体产生自由位移，并进一步对邻近既有管线的受力变形产生较大影响。论文从能量角度出发，采用Rayleigh-Ritz法获得管线变形函数，并基于Pasternak地基模型建立管线在外力作用下的势能方程，采用最小势能原理对管线能量进行变分求解，获得盾构下穿引起上覆既有管线受力变形解析解。与既有文献实际工程监测数据对比，验证了该方法计算结果的合理性；与基于Pasternak和Winkler地基模型差分解进行对比分析，该方法更贴近实测数据。进一步参数研究表明：增大隧道开挖半径、地层损失率会导致管线变形及其弯矩的增大；隧道与管线的夹角的增大会减轻管线变形，但会增大管线弯矩。