基于流固耦合的泥水盾构隧道施工引发地表变形

利用泥水盾构隧道开挖面平衡稳定原理,对泥水介质渗透的微观机理进行分析.同时,以具体工程为研究对象,结合流固耦合基本原理对由于开挖面泥水渗流所引起的隧道开挖位移场进行计算分析.研究结果表明:泥水介质向开挖面前方土体渗流时,将引起隧道地表附加沉降,且泥水压力大于主动土压力时,泥水压力越大,附加沉降量越大,但总沉降量越小;泥膜渗透系数越小、泥膜厚度越大附加沉降越小;适当增加施工进度有助于减少附加沉降.因此,在高渗透性地层条件下采用泥水盾构施工时,应确保泥水介质的质量,适当提高施工进度,尽量减少泥水渗透对开挖面稳定性及地表变形的小利影响.     

基于随机介质理论的大型泥水盾构施工地表变位预测及控制

给出了采用随机介质理论计算隧道施工引起地表位移和变形的公式及相应参数反分析方法.结合上海长江隧道超大型泥水盾构推进工程,采用随机介质理论对上行线隧道穿越民房段前试验段的地表沉降监测数据进行了计算分析.预测了2条隧道单独及共同施工引起的横向地表变形和位移,评估隧道施工对周围环境的影响程度及分析了地表变位主要影响因素,据以合理地制定了民房段施工地表变位控制措施(包括泥水压力、同步浆量和推进速度).通过实例分析证明了预测方法和控制措施的科学性和有效性,具有一定的实用价值.     

基于非均匀收敛模式的隧道地表变形的随机介质预测模型

对隧道开挖断面均匀收敛模式及底部土体位移为0 mm的非均匀收敛模式进行探讨,提出隧道底部土体位移不为0 mm的非均匀收敛模式。基于随机介质理论基本原理,推导该模式下单孔及平行双孔椭圆断面隧道开挖引起的地表位移与变形的计算公式,并采用模拟退火遗传算法求解该模型对应参数识别的复杂非线性优化问题。研究结果表明:底部土体位移不为0 mm的非均匀收敛模式的预测精度要高于均匀收敛模型和底部土体位移为0 mm的非均匀收敛模型;该收敛模式与隧道开挖断面实际收敛规律吻合。