隧道浅埋段暗挖法施工引起的地表沉降分析VIP专享VIP免费

第30卷第11期V0I_30No．11企业技术开发TECHNOLOGICALDEVELOPMENTOFENTERPRISE2011年6月Jun．2011隧道浅埋段暗挖法施工引起的地表沉降分析鄢定媛，李圆圆，向俊字(1．怀通高速公路建设开发有限公司，湖南怀化418116；2．衡桂高速公路建设开发有限公司，湖南衡阳413000；3．湖南省交通科学研究院，湖南长沙410007)摘要：文章结合具体工程，从解析和数值分析角度对隧道浅埋段暗挖法施工引起的地表沉降分析进行了分析。研究成果可为地表沉降控制提供技术参考。关键词：具体工程；解析解；数值分析；隧道；沉降；参考中图分类号：U451文献标识码：A文章编号：1006—8937(2011)11—0053—04Surfacesettlementcausedbyexcavinginshallowlayertunnel'YANDing-yuan，LIYuan-yuan2,XIANGJun—yu(1．HuaitongDevelopmentLtd．ofExpress，Huaihua，Hunan418116，China；2HengguiDevelopmentLtd．ofExpress，Hengyang，Hunan413000，China；3HunanResearchInstituteofCommunication，Changsha，Hunan410007，China)Abstract：Combinedwitharealcase，andwiththeoreticalandnumericalsimulation，surfacesettlementcausedbyexcavinginshallowlayertunnelisinferredinthispaper．theanalysisresultswillprovidesomeusefultechnicalreferenceforsurfacesettlementcontro1．Keywords：case；theoreticalsolution；numericalsimulation；tunnel；settlement；control地下工程施工不可避免地对岩土体产生扰动，岩土体变形可能造成地下设施的损害和影响地表建筑物的安全。为减少由于隧道施工而引起的不良影响，需要对岩土体变形与地表移动进行分析研究和正确的预计。本文研究的重点就是地表沉降的大小和分布方式。1地表沉降的主要影响因素分析在浅埋暗挖隧道施工中，导致地表沉降的主要影响因素有地下水、地层土体、隧道施工方法、地层应力释放、结构类型和埋深的影响、施工进度、衬砌类型等。2地表沉降预计方法分析导致地表沉降的因素有很多，地表沉降大小不仅与隧道的埋深、断面尺寸和施工方法、支护方式有关，还受地层条件的影响。目前为止，许多学者进行了研究。形成了地表沉降预计很多方法，主要有经验公式法、数值模拟法模型试验方法和随机介质法等。2．1数值模拟法目前地表沉降数值计算方法有限单元法、有限差分法、边界元法等几种。随着计算机的发展其应用，有限元法和边界元法尤为广泛。基于三维快速拉格朗日方法开发的有限差分程序分析软件FLACo是一种比较好的方法，是研究隧道开挖非常实用的工具。2．2经验公式法1969年，Peck根据实测资料(大部分为隧道开挖施工引起的地表沉降)，较系统地提出了即Peck公式，用于收稿日期：2011—03—09作者简介：鄢定媛(1975一)，男，河南信阳人，大学本科，工程师，主要从事土木工程技术管理工作l，fs(x)=sexp(一X2)(1)sVi酉Vi(2)54企业技术开发2011年6月2．3随机介质理论分析根据统计观点，可将整个开挖区域分解成无限多个无限小的区域。无限小开挖对地层影响的总和可以视为整个开挖对地层的影响。因此开挖的许多无限小微元开挖的影响总和等同于隧道开挖对地层的影响。因此，将厚度、长度和宽度为无限小的开挖定义为图2的开挖单元d毫c卜n，其中心距离地表深度为H。U图2开挖单元体单元开挖引起的地层下沉盆地定义为单元下沉盆地单元引起的下沉用表示We(X，Y，Z)。地层开挖单元体积d‘等于等于最终沉降盆地的体积。因此，在均匀各向同性的岩土体中，因单元开挖导致地层z处沉降盆地的最终表达为：We(x，Y'Z)=exp【南(x+Y2YJ(3)式中：r(Z)=Z／tan[3；13为地层主要影响角。单元开挖沿Y轴视为为无限长，按平面应变问题考虑，对式(3)进行积分得：We(x)explxJd~d-q(4)图3隧道开挖示意图显然这是一平面轴对称应变问题。如图3所示，从地下开挖断面的中心到地表深度，图中对于开挖单元岩土体采用坐标，∈On对于地表面则采用坐标系统XOY。则经过长时间后，隧道产生变形，一旦隧道全部塌落，就会引起地表的最大下沉。由于单元开挖d专的影响，根据式(4)可知，在距离单元中心为x的地表最终下沉值We(X)变成：We(X)=exp『南]d∈d(5)应用叠加原理将式r(z)=Z／tan~带入(5)式，...