盾构隧道拱顶塑性区及地表沉降分析与计算
隧道盾构施工对地表沉降影响分析
隧道盾构施工对地表沉降影响分析摘要: 随着地表建、构筑物密度与日俱增，在地铁建造过程中对地表环境的保护是一个越来越不容忽视的难题.本文以天津地铁三号线某区间段为研究对象,结合工程实际监测数据分析了在隧道盾构过程中地表的沉降变化情况,得到结论:1沿掘进方向,地表沉降变化趋势一致,各点均表现为先隆起后下沉,最大隆起值在10mm之内,最大沉降值在30mm之内.2地表横断面各点先隆起后下沉,最大隆起和下沉均发生在隧道轴线位置,其他位置沉降值表现为以轴线为中心,对称分布,近似于正态曲线.关键词:地铁;地表沉降;监测数据Abstract: With the surface to build structures, density increasing, the protection of the surface environment is an increasingly difficult problem can not be ignored in the subway construction process, combined with actual monitoring data for the study, an interval segment of the Tianjin Metro Lineanalysis of surface subsidence changes in the process of tunnel shield, get conclusions: 1 Along the tunneling direction, the surface subsidence trends showed for the first uplift after sinking, the maximum uplift values ​​within 10mm, the maximum settlement value30mm .2 Surface cross-section points of uplift after the sinking, the maximum uplift and subsidence occurred in the tunnel axis position, the performance of other locations settlement value for the central axis, symmetrical distribution, similar to the normal curve.Key words: subway; surface subsidence; monitoring data引言：盾构法隧道施工技术经过一百年的发展，虽然有了很大的进步，但是仍不可避免地引起地层的扰动，地层变形及地面沉降，特别是在软土盾构隧道中更为明显，扰动导致的土体强度和压缩模量的降低将引起长时间内的固结和次固结沉降。
隧道开挖中地表沉降特性的数值模拟与分析
隧道开挖中地表沉降特性的数值模拟与分析隧道开挖是一个涉及到土力学、结构力学、地质学等多个学科领域的复杂综合问题。
在隧道开挖工程中，地表沉降是一个非常重要的问题，因为它可能会对周边建筑物、地下管线和地下水系统等造成损害。
因此，准确地预测和控制地表沉降是隧道工程设计和施工过程中的关键问题之一。
地表沉降的数值模拟方法可以用于对隧道开挖工程的地下隧道和土壤变形行为进行分析和预测。
这种方法可以通过对隧道开挖前后地表沉降、管线沉降、地面下沉等影响因素的分析，来优化工程设计和控制地表沉降的程度。
下面我们将介绍地表沉降的数值模拟方法和分析过程：一、隧道开挖前地表沉降模拟隧道开挖前地表沉降模拟是预测隧道开挖前地表沉降的一种方法。
这种方法主要是通过数值模拟和分析来预测隧道开挖工程中可能出现的地表沉降情况。
一般采用有限元法等方法进行模拟分析。
有限元法为工程师提供了一个可靠的方法，可以用于对土层和隧道的可试验实验进行模拟。
这个方法可以测量出隧道开挖前和开挖后时所产生的地表沉降程度。
二、隧道开挖后地表沉降模拟隧道开挖后地表沉降模拟是预测隧道开挖后地表沉降的一种方法。
隧道开挖后地表沉降是真实的地表沉降情况，可以通过现场监测来验证数值模拟的准确性。
这个方法可以通过将隧道结构的限制条件放在有限元模型中，来分析隧道开挖后地表的沉降情况。
它还可以将涉及到隧道开挖后地下区域变形的复杂因素，例如土层刚度变化、孔隙水压变化等纳入计算。
这种方法可以用来估计和评价隧道开挖后地表沉降的程度和对周围环境的影响。
三、隧道开挖过程中的地表沉降模拟隧道开挖过程中的地表沉降模拟是用来预测隧道开挖过程中期间地表沉降的一种方法。
这种方法主要关注地下隧道的开挖过程，并结合地表的沉降情况，来分析和预测隧道开挖后地表沉降的趋势。
这个方法可以用来优化设计和控制隧道开挖过程中的地表沉降程度。
总之，隧道开挖中地表沉降特性的数值模拟与分析是一种非常重要的方法，可以帮助工程师预测和控制隧道工程中的地表沉降问题。
盾构隧道施工引起的地面沉降分析
盾构隧道施工引起的地面沉降分析XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX )摘要：本文先分析了盾构隧道施工引起的地面沉降规律和原因，介绍地面沉降的预测方法。
然后结合某城市隧道施工过程的地面沉降监测数据进行分析，运用沉降槽分布模型拟合结果，并且运用数学函数给予表达。
最后得出的研究结果可供对今后类似工程参考，确保在施工过程中隧道周边环境的安全。
关键词：盾构法；隧道施工；地表沉降；分布模型我国地铁交通的发展水平正处于上升阶段，因为盾构施工法技术具有安全性和先进性等特点，其在城市地铁隧道施工中得到了广泛的应用。
通常情况下，地铁隧道多位于城市中经济繁华发展的地带，在此种情况地面建筑物较为密集且地下管线，显然采用盾构法隧道施工必定会引起地层移动从而导致地面沉降，即使采用当前先进的盾构技术，也难完全防止这些沉降，当地面沉降达到一定程度时，就会使周围地面建筑、地下相关设施以及地铁隧道本身等不能正常使用。
因此当在需要控制地层移动地区采用盾构法施工隧道时，必须了解地层移动的规律和特征，尽可能准确地预测沉降量和沉降范围。
国内外已对施工沉降进行了大量研究，提出了许多沉降计算模型。
本文基于广州地区地质条件复杂，对沉降规律的定量研究还比较少等原因，结合广州某盾构隧道施工段的地表沉降规律及其影响范围进行研究，希望对以后类似的工程提供参考。
1．地面沉降的规律和特征在采用盾构法隧道施工过程中，沿隧道纵向轴线所产生的地表变形如下：通常盾构前方的土体受到挤压时有向前向上的移动，从而使地表有微量的隆起，而当开挖面土体因支护力不足而向盾构内移动时，则盾构前方土体发生向下后的移动，从而使地面沉降，开挖面的上方土体，亦因盾构作用于开挖面推力的大小而使地面隆起或沉降。
当盾构通过时，盾构两侧的土体向外移动。
当隧道衬砌脱离盾尾时，由于衬砌外壁与土壁之间有建筑空隙，地表会有一个较大的下沉且沉降速率也较大。
同时隧道两侧的土体向隧道中线移动。
这一阶段的沉降通常称为施工沉降，常在1—2个月的时间内完成。
地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析
地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析发布时间：2021-04-25T06:33:26.112Z 来源：《防护工程》2021年3期作者：刘涛[导读] 一定要加强对地表沉降问题的监测，从而保证施工质量达到要求。
中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司河南洛阳 471000摘要：城市地铁隧道的施工方法中，盾构法是相对常见的一种，但是因为施工中各种因素的影响，例如施工环境、地质条件等，该方法可能会破坏土体稳定性，引起地表沉降现象，埋下安全事故隐患。
因此，本文将对地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降原因进行分析，希望可以为相关人士提供一些参考价值。
关键词：地铁隧道；盾构法；地表沉降1 工程概况与地质情况龙城中路站至龙平站区间为深圳市城市轨道交通16号线工程三工区第三个区间，位于深圳市龙岗区龙平东路继续向东北，经盛平路、碧新路、下穿龙岗河后沿龙平东路东南向进入龙平站。
沿线主要为中台地和冲洪积平原地貌，地形整体趋势两端低、中间高，局部受龙岗中心城和坪山新区人工改造影响的区域，地形有起伏，地面标高在30至60m之间。
龙龙区间主要穿越粉质黏土层、中粗砂层、高强（95Mpa）微风化石灰岩层。
区间长距离穿越溶蚀、溶洞、软硬不均复合地层（软硬不均不仅体现在断面纵向还存在横向的突变）等不良及特殊地质条件。
区间基岩裂隙发育强烈，地下水较为丰富，单井涌水量超过1000m3/d；裂隙岩溶水主要赋存于灰岩裂隙和溶洞中，承压水头差0.20-7.25m。
2 施工风险和控制对策2.1 盾构法隧道始发到达段龙城中路站始发端结构覆土约11m，左右线所处地层为粉质黏土层右线端头下5m存在岩溶发育，始发端位于平面直线上。
龙平站接收端结构覆土约19m，所处地层为微风化灰岩，接收段位于平面直线上。
存在洞门漏水、密封环板漏浆、岩溶发育可能会栽头等风险。
控制对策：盾构机始发破除洞门前，应进行围护结构背后漏水检测，若发现有漏水、漏砂的现象，立即进行封堵，若漏水情况严重，可用双液注浆，以保证洞门的安全。
盾构隧道施工引起地表及周边建筑物沉降分析
以 下 ，对 工 程 影 响 较小 ，本 文 不
做 考虑 。
２ 数值模拟分析
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降及建 筑物不 均 匀沉 降控 制提 供 参考 。 关键 词 ：地铁 隧道 ；盾 构施 工 ；沉 降分析
（ ２）工序 ２，盾 构 自南 向北 先 掘 和 泊松 比ｕ ， 。
进 左线 后调 头掘 进 右线 。 （ ３ ）工序 ３ ，盾 构 自北 向 南先 掘 进 右线 后调 头掘 进 左线 。
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图１ 盾构隧道与周边建筑平面 关系图
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展构 隧遵施工引起 地表及用边建筑糟沉降 分析
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最新Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式教学提纲
8．1．4 地层变形预测与分析通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck 公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。
采用Peck 法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向分布见图。
沉降槽横向分布图exp(max )(S x S -222i x ）2452tg Z i 式中：V —地层损失（地表沉降容积）；i —沉降槽曲线反弯点；W-R β=—— 沉降槽横向分布图i W Z β2R 最大曲率点-x S 3i Z 反弯点+xz—隧道中心埋深根据本标段的地质条件和埋深等，得i=6.9m，由此根据以往的工程实践及经验公式，沉陷槽宽度B≈5i，可得单个隧道盾构推进引起的地表横向沉陷槽宽度约为35m，两座隧道盾构推进引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为50m，并且沉陷槽的主要范围在隧道轴线两侧6m范围内，离轴线3m的沉降量约为最大沉降量的60%～70%，离轴线6m的沉降量约为最大沉降量的25%。
地层损失V值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即V=V尾+V粘-V浆盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm，盾壳厚度为70mm，则：V=V尾+V粘-V浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)βα为折减系数，β为同步注浆的充填系数。
取α=0.6 β=0.5 得V=0.73m2由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm最大斜率：Qmax=0.0013以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m左右情况下得出的，最大沉降量满足规范和标书要求。
虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。
盾构施工引起地表沉降的数值计算与实例分析
Ｏ 引言
盾构法 以其 独特 的优势在城 市地 铁的修建 中发
挥着越来 越重要 的作 用 ， 于 盾构 施 工 引起 的地 表 对
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式 中 ：（ ）为距 离 隧道 中线 处 的 地 面 沉 陷 量 ， ｍｍ； ｓ 为隧道 中线 的地 面沉 陷量 ， 一 ｍｍ； ｘ为距离 隧道 中
第１ 期
童学军等 ： 构施工引起地表沉降的数值计算 与实 例分析 盾
８ ７
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图 １ 经 验 公 式 计算 地 表 沉 降 曲线
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沉降 的研究 也一 直 在进 行． 国 和其 它 一些 国家 早 英
在２ ０世纪 ２ 代就 开 始重 视 对 “ 软 弱地 层 中开 ０年 在 挖 隧道产 生的地 面沉 陷和地层 变形 ” 的研 究工 作． 许
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地面沉降是在不排水的情况下发生 的， 所以沉降槽 体积应 等于地 层损 失 的体 积 ， 出横 向地 表沉 降 及 提
地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析
地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析摘要总结并分析了地铁区间隧道采用盾构法施工中引起地表沉降的规律、过程及原因，同时介绍了以经验法为主且目前广泛应用于变形分析的peck沉陷槽预测公式，并结合我国某城市地铁隧道的修建过程中产生的地表沉降现象,验证了该分析方法的实用性和可借鉴性.关键词地表沉降peck沉陷槽预测分析盾构法地铁隧道1 前言近些年来,盾构施工法普遍用于在松软含水土层中修建隧道，在江河海中修建水底隧道，在城市中修建地下铁道及各种市政设施。
但是,当采用盾构法施工时，一般会引起隧道上方地表沉降,这种现象在含水的松软土层或其他不稳定地层中表现显著。
尤其对于城市地铁，盾构法区间隧道一般都会穿越城市中心地带,因建筑物密集、施工场地狭小、地质情况复杂、地下管网密布、交通繁忙、施工条件受到限制等，而对环境的控制要求更为严格。
因此,预测可能发生的地表变形,对工程的顺利实施极为重要.本文通过调研国内外盾构施工地表沉降控制技术,同时参考同行业盾构法施工实例，分析了地表沉降的预测方法及盾构施工过程中地表沉降的规律、过程和沉降原因。
2 地表沉降的规律在软土层中采用盾构施工时,隧道横向所产生的地表变形范围受隧道的埋深和其所处的地质土层状况影响较大，基本上接近土的破坏棱体范围,大致上近似于peck［1]提出的沉陷槽形状，即概率论中的正态分布曲线.同时隧道纵向所产生的地表变形可分为五个阶段[2］，即初始沉降、开挖面前的变形、盾尾沉降、盾尾空隙沉降、后续固结沉降，见图1。
(1）初始沉降.距开挖面还有几十米（通常为大于2.5D,D为隧道直径）的地面观测点,从开挖面到达该点之前所产生的沉降,是随盾构机掘进造成的地下水流动和水位降低产生的.(2）开挖面前的变形。
自开挖面约几米（0~2。
5D)时起直至开挖面到达观测点正下方之间所产生的沉降或隆起现象,多由于土体的应力释放或盾构开挖面的反向土压力、盾构机周围的摩擦力等的作用而产生的地基塑性变形。
浅谈盾构法施工中隧道地表的沉降
浅谈盾构法施工中隧道地表的沉降盾构法是在软土中建设隧道的一类施工办法，和明挖法和矿山法比较，其具备稳定、对地面损坏程度不大的优势。
利用盾构法建设城市地铁，怎样预估以及管控由于挖掘形成的地表沉降，是盾构施工中的重大难题。
因此，笔者将对盾构施工区间的地表沉降情况进行阐述，力图找到地表沉降的规律，协助地铁施工人员处理地表沉降问题。
一、研究概况预估沉降的算式是：s（x）=hmaxexp（-x2/2i2）。
（一）算式中，i是沉降槽宽度数值；hmax为沉降的最大值。
因为算式（一）中未权衡到地体条件以及施工元素，后来的专家对佩克的公式作了更改，引进各类附加数据。
笔者对某区域的盾构隧道挖掘引发的地表沉降的實际测量数据进行了解析，其沉降槽横断面形态呈高斯分布；这个隧道位于粘质粉土和砂土等土体中，后段时期固结沉降现象较为明显；沉降槽的作用范畴大概在中心线4D附近。
二、工程概况以及测点的设置本工程是区间地铁隧道，长度是800米，地面标高是43.94-44.50米，地面坡降不大于0.1%。
采取土压平衡式盾构挖掘，隧道平均覆土厚度大致为15米，挖掘直径达到6米。
地层由上而下分别是填土层、粘质粉土素填土层、粘质粉土砂纸粉土层、粉细砂层、圆砾层、中粗砂层、卵石层等；洞穴顶部位于粉细砂以及粘质粉土粘质粘土层内；洞身分别是中粗砂层、粉质粘土层、粗砂层；洞穴底端处于黏土层以及粗砂层。
中粗砂层的水头压力大致是10.8米。
所以，挖掘时极易生成涌砂和洞穴倾塌等情况，使挖掘面的稳定性遭到破坏。
三、测试数据分析在盾构设备通过某个测试断面之后，沉降槽曲线通常会有整体反弹情况出现，然而随后又开始沉降。
并且，该类状况在盾构设备通过该断面1月后依然存在。
即是说，1月后注浆逐渐凝结，应该不是注浆所引发的。
通过详细的研究和比对，笔者认为反弹是盾构机反推力导致，推力偏大会使千斤顶推压衬砌管片，致使断面测点整体上浮；而上浮量小于等于2毫米；然而有的时候会占据总沉降量的3成，应引起高度重视。
盾构施工中的地面沉降机理分析
盾构施工中的地面沉降机理分析在软土地层中开挖隧道，不论采用何种施工方案都将引起地层运动，产生地面沉降。
一、地层隆沉的原因地面沉降，是指由于盾构法施工而引起隧道周围地层的松动和沉陷。
它直观表现为地表沉降。
受其影响隧道附近地区的基础构筑物将产生变形、沉降或变位，以至使构筑物机能遭受破损或破坏。
由盾构法施工而引起的地层损失和经扰动后的土颗粒再固结是形成地面沉降的二个主要因素。
1、土体损失隧道的挖掘土量常常由于超挖或盾构与衬砌间的间隙等问题而比以隧道断面积计算出的量大得多。
这样，使盾构隧道与衬砌之间产生空隙。
在软粘土中空隙会被周围土壤及时填满，引起地层运动，产生施工沉降(也称瞬时沉降)。
土的应力因此而发生变化，随之而形成：应变—变形—位移—地面沉降。
所谓地层损失是指盾构施工中实际挖除的土壤体积与理论计算的排土体积之差。
地层损失率以地层损失盾构理论排土体积的百分比Vs(％)来表示。
圆形盾构理论排土体积Vo为：Vo ＝π•ro2•L (式1)式中 ro——盾构外径L ——推进长度单位长度地层损失量的计算公式为：Vs = Vs(%)•π• ro2 (式2)地层损失一般可分为三类：第一类正常地层损失。
这里排除了各种主观因素的影响。
认为人们的操作过程是认真、仔细的，完全合乎预定的操作规程，没有任何失误。
地层损失的原因全部归结于施工现场的客观条件，如施工地区的地质条件或盾构施工工艺的选择等。
这是因为在实际施工中无论选用何种类型的盾构都不可避免的产生地面沉降。
一般的说这种沉降可以控制到一定限度。
由此而引起的地面沉降槽体积与地层损失量是相等的。
在均质的地层中正常地层损失引起的地面沉降也比较均匀。
第二类非正常地层损失。
这是指由于盾构施工过程中操作失误而引起的地层损失。
如盾构驾驶过程中各类参数设置错误、超挖、压浆不及时等。
非正常地层损失引起的地面沉降有局部变化的特征，然而，一般还可以认为是正常的。
第三类灾害性地层损失。
盾构开挖面有突发性急剧流动，甚至形成暴发性的崩塌，引起灾害性的地面沉降。
(整理)Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式.
8．1．4 地层变形预测与分析通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck 公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。
采用Peck 法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向分布见图。
exp(max )(S x S =-222i x ）⎪⎭⎫ ⎝⎛Φ-︒=2452tg Zi π式中：V —地层损失（地表沉降容积）；i —沉降槽曲线反弯点；z—隧道中心埋深根据本标段的地质条件和埋深等，得i=6.9m，由此根据以往的工程实践及经验公式，沉陷槽宽度B≈5i，可得单个隧道盾构推进引起的地表横向沉陷槽宽度约为35m，两座隧道盾构推进引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为50m，并且沉陷槽的主要范围在隧道轴线两侧6m范围内，离轴线3m的沉降量约为最大沉降量的60%～70%，离轴线6m的沉降量约为最大沉降量的25%。
地层损失V值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即V=V尾+V粘-V浆盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm，盾壳厚度为70mm，则：V=V尾+V粘-V浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)βα为折减系数，β为同步注浆的充填系数。
取α=0.6 β=0.5 得V=0.73m2由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm最大斜率：Qmax=0.0013以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m左右情况下得出的，最大沉降量满足规范和标书要求。
虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。
盾构隧道引起的地表沉降分析
盾构隧道引起的地表沉降分析摘要：随着城市地下空间的逐步拓展，盾构法成为城市地下铁路修建的主要工法。
本文对盾构隧道施工引起的地表沉降的影响因素进行了详细的分析。
主要分析了地表沉降受盾构隧道施工的影响因素分析，归纳总结了地表变形的影响因素，为正确选择施技术，制定完善施工安全措施提供依据，确保施工地区重要设施的安全。
同时结合某地铁盾构隧道掘进工程实践进行分析，提出地表沉降的历时阶段，并结合工程实例对盾构施工不同阶段、现场监测和数据分析进行讨论，得出了有益的结论。
关键词：盾构隧道地表沉降影响因素1引言由于盾构法具有高度的机械化、自动化，不影响地面交通，对周围建(构)筑物影响较小，适应软弱地质条件，施工速度快等优点，在城市地铁工程中得到广泛应用。
目前已经成为国内外城市地铁隧道的主要施工方法。
在建的上海、北京，广州、南京、天津地铁中都大量的采用盾构法。
但由于盾构的推进引起地层扰动，破坏原始土体的水压平衡，往往引发一系列环境病害。
国内外实践表明，盾构施工或多或少都会扰动地层引起地层移动而导致不同程度的环境影响，即使采用当前先进的盾构技术，也难以完全防止地表隆陷以及地层水平位移的发生。
尤其是在城市修建地铁，由于其埋深较浅，地表建筑及地下设施较多，修建地铁时对周围环境的影响更大。
地层沉降可能导致地表建筑物倾斜，甚至开裂、倒塌，地下管线被破坏；地层水平位移可引起地下桩基偏移及管线与通道错位等，进而导致桩基承载力下降并影响管线与通道的正常使用，甚至毁坏。
但地表沉降对环境的影响是主要矛盾。
因此，必须研究盾构隧道施工时引起地层移动、造成地面沉降的机理及影响因素，对地面沉降量进行预测，正确估计可能发生的地面变形，以选择最佳的施工技术，制定一套完善的措施以确保施工地区楼房、建筑物与地下管线等重要设施的安全。
伴随着盾构施工方法的逐步完善，众多学者专家对盾构法施工引起的地表沉降和控制地表沉降的措施等方面进行了大量的研究。
本文以某地铁盾构隧道的地面沉降观测为基础，详细分析了开挖过程中和完成后的沉降规律，这对评价开挖对地面建筑及地下管线的影响有一定的指导意义。
地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析
地铁隧道盾构施工地表沉降的预测分析提纲：1. 盾构施工对地表沉降的影响因素有哪些？2. 地表沉降的预测方法有哪些，各有什么优缺点？3. 如何有效地控制地表沉降，避免对周边建筑物的影响？4. 地铁隧道盾构施工中出现的地表沉降事故有哪些，其成因和教训有哪些？5. 如何通过技术手段和工程管理有效避免地表沉降事故的发生？1. 盾构施工对地表沉降的影响因素有哪些？地铁隧道盾构施工造成地表沉降是由多种因素共同作用产生的。
其中，施工工艺、地下岩土环境、地铁施工的水位控制、施工机具、工期等因素都会影响地表沉降的程度和影响范围。
首先，盾构施工中的发掘和衬砌工艺会造成岩土的松动和变形，地下水的流动也会受到影响，使得地下岩土的承载能力发生变化，从而影响地表沉降的程度和范围。
其次，地下岩土环境也是影响地表沉降的重要因素。
岩土的类型、物理力学性质、水分含量等都会影响地下岩土对盾构机施加的阻力大小，从而影响地表沉降的程度和影响范围。
另外，盾构施工中的水位控制也会影响地表沉降。
在施工过程中，如果没有有效的水位控制措施，地下水位的变化会导致岩土的松动和变形，从而使得地表沉降过程加速和加剧。
最后，施工机具和工期也是影响地表沉降的因素。
施工机具的选型和使用情况都会对地下的岩土环境产生不同的影响，而施工工期的长短也会对地下岩土的固结时间和速率产生影响。
2. 地表沉降的预测方法有哪些，各有什么优缺点？为了有效地控制地铁隧道盾构施工对地表沉降的影响，需要准确地预测地表沉降的程度和影响范围。
目前常用的地表沉降预测方法主要有经验判断法、解析法、有限元法和物理模型试验法等。
首先，经验判断法是一种经验性的预测方法，依靠施工经验和估算方法来确定地表沉降的预测结果。
其优点是方法简单、方便、快捷，适用于一些简单的建筑工程。
但是，经验判断法的精度和可靠性有限，不能准确预测地表沉降的程度和影响范围。
其次，解析法是一种基于数学模型的预测方法，通过对地下岩土的力学性质和盾构施工状态的分析，预测地表沉降的程度和影响范围。
盾构隧道施工中的地质环境与地面沉降分析
盾构隧道施工中的地质环境与地面沉降分析盾构隧道施工是一种重要的地下工程建设方法，它在城市地下交通和水利工程中具有广泛的应用。
在盾构隧道施工过程中，地质环境和地面沉降是需要被重点关注和分析的因素。
本文将从地质环境影响分析和地面沉降分析两个方面来探讨盾构隧道施工中的地质环境与地面沉降。
1.地质环境影响分析地质环境对盾构隧道施工具有重要的影响。
因此，必须对隧道穿越的地质条件进行详细的分析和研究。
主要包括以下几个方面：1.1 地质结构地质结构是地下工程施工中最重要的一项因素。
地质结构影响着盾构隧道施工中的地层稳定性和地面沉降情况。
在施工前，应通过勘探和地质调查获取地质结构信息，分析地质构造的类型、走向和倾角，确定隧道的布置和施工方案。
1.2 地质岩性地质岩性对盾构隧道施工具有直接的影响。
岩性的硬度、稳定性和水文特性等因素都会影响盾构隧道的施工难度和安全性。
因此，在盾构隧道施工中应综合考虑地质岩性的情况，采取相应的措施来确保施工的安全与顺利进行。
1.3 断裂构造和断层断裂构造和断层是地质环境中常见的现象。
在盾构隧道施工过程中，若隧道穿越了活动断层，就会增加隧道施工的风险。
因此，在盾构隧道施工前，应对预期穿越的地质构造和断层进行定位和评估，分析其活动性和对隧道施工的潜在影响。
2.地面沉降分析在盾构隧道施工过程中，地面沉降是一种常见的地表沉降现象。
为了准确评估盾构隧道施工对地面的影响，需要进行地面沉降分析。
主要从以下几个方面进行分析：2.1 盾构施工对地面沉降的影响机理盾构隧道施工对地面沉降的影响机理一般包括两个方面。
一方面是由于隧道掘进过程中土层的掘进变形和土层的变形参数引起的地面沉降。
另一方面是由于隧道围岩的松弛和沉降引起的地面沉降。
在地面沉降分析中，要对这两个方面的影响进行定量分析。
2.2 地面沉降的测量方法地面沉降的测量方法有多种，常见的有水准测量、全站仪测量、卫星测高技术等。
根据具体情况选择合适的测量方法，测定隧道施工过程中地面沉降的具体数值。
盾构施工引起地表沉降的原因分析及处理措施
Construction & Decoration190 建筑与装饰2023年5月上 盾构施工引起地表沉降的原因分析及处理措施邵明玉 上海建工四建集团有限公司 上海 200000摘 要 通过工程实际经验及国内外学者分析可知，盾构推进过程中不可避免地引起地表沉降，但在透水性较大的软土地层中推进时，若不采取相应的技术措施易导致日沉降量超出警戒值，对地下管线及建筑物造成较大影响。
本文以上海地铁某盾构区间项目为依托，对地表日沉降量超出警戒值的原因进行分析，并介绍为减小沉降量采取的应对措施，对后续在软土地层的盾构施工具有一定的指导意义。
关键词 盾构施工；地表沉降；沉降量；处理措施Cause Analysis and Treatment Measures of Surface Settlement Caused by Shield ConstructionShao Ming-yuShanghai Construction No.4 (Group) Co., Ltd., Shanghai 200000, ChinaAbstract Through the practical engineering experience and the analysis of scholars at home and abroad, it can be known that the surface settlement is inevitable in the process of shield tunneling. However, if the shield tunneling is advanced in the soft soil layer with large permeability, the daily settlement will exceed the warning value if the corresponding technical measures are not taken, which will have a great impact on underground pipelines and buildings. Based on a shield section project of Shanghai Metro, this paper analyzes the reasons why the daily surface settlement exceeds the warning value, and introduces the countermeasures to reduce the settlement. It has certain guiding significance for the subsequent shield construction in the soft soil layer.Key words shield construction; surface settlement; settlement amount; treatment measures引言盾构施工具有速度快、经济合理、安全、利于环境保护等优点，从软质黏土到硬岩都可应用。
地铁盾构隧道施工地表沉降问题的分析
地铁盾构隧道施工地表沉降问题的分析随着经济社会的不断进步，地铁己经逐渐成为发达城市的重要交通要到，在一定程度上缓解了交通压力。
在地铁建设中必须要加强对沉降的观测，并加以控制、在为城市地铁隧道进行盾构施工时，由于施工环境能很大程度上避免施工影响，因此要严格控制地表沉降，保证施工质量。
标签：地铁盾构；隧道施工；地表沉降1地铁隧道盾构法施工原理盾构法自法国工程师布鲁诺尔Isis年发明以来，至今已有一百多年的历史，其发展迅速，已广泛应用于德国、美国、日本、法国和中国等。
地铁隧道盾构法施工就是在盾构的掩护下连续安全地进行地层开挖与管片衬砌支护工作，其基本构造包括盾构壳体、刀盘、人闸系统、螺旋输送机与保压泵喳装置、铰接装置、盾尾密封装置、管片拼装机和管片整圆器、刀盘驱动系统、盾构推进系统、同步注浆系统、泡沫发生系统、膨润土设备、数据采集系统、sLS-T 隧道导向系统、后配套设备等部分，其主要施工工序包括盾构的安设与拆卸、土体开挖与推进、衬砌拼装与防水等部分。
盾构法施工时，首先根据地铁规划设计，在隧道某段的一端用明挖法建造基坑，然后再其内安装盾构机，当盾构就位后，先向开挖面掘进相当于装配式衬砌宽度的土体（一般为1.5m），安装盾构反力架等设备，形成外部支撑，然后在盾壳的掩护下利用千斤顶将切口环向前项入土层进行地层开挖、装配衬砌，随后盾构靠顶在已拼装好的衬砌环上的千斤顶向前的推力来克服盾构掘进中所遇到的地层阻力，保持盾构能均匀连续前进。
2地表沉降的产生原因2.1地层损失引发地面沉降地铁隧道的施工中，盾构施工将对相应的土体产生扰动，从而引发一定范围内土体成为松土而造成地层的损失，根据相应的理论分析和实际工程项目实例的总结，引起地层损失的因素包括开挖面的土体移动；盾构的后退；土体挤入了盾尾空隙；推移方向的改变；盾构正面障碍物，从而使地层在盾构通过后产生的空隙难以压浆填充引发地层损失；盾壳在移动后对地层产生了摩擦和剪切；在土体压力的作用下，地铁隧道的衬砌产生了形变引发的地层损失；当隧道衬砌具有较大的沉降时也将引发地层损失。
Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式
8．1．4 地层变形预测与分析通常设计阶段的地面沉降预测方法可分为两类，一是根据实测数据的统计方法—Peck 公式是其典型代表：二是采用有限元和边界元的数值方法。
采用Peck 法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式如下式；其沉陷槽横向分布见图。
exp(max )(S x S =-222ix ） ⎪⎭⎫ ⎝⎛Φ-︒=2452tg Z i π式中：V—地层损失（地表沉降容积）；i—沉降槽曲线反弯点；z—隧道中心埋深根据本标段的地质条件和埋深等，得i=6.9m，由此根据以往的工程实践及经验公式，沉陷槽宽度B≈5i，可得单个隧道盾构推进引起的地表横向沉陷槽宽度约为35m，两座隧道盾构推进引起的地表横向沉陷曲线叠加后其沉陷槽宽度约为50m，并且沉陷槽的主要范围在隧道轴线两侧6m范围内，离轴线3m的沉降量约为最大沉降量的60%～70%，离轴线6m的沉降量约为最大沉降量的25%。
地层损失V值主要是由盾尾空隙引起的土体损失量，它与盾构机盾壳厚度、盾构推进时粘附在盾构上的土体厚度及注浆量等有关，即V=V尾+V粘-V浆盾构推进时粘附在盾构钢板上的土体厚度约为20～40mm，盾壳厚度为70mm，则：V=V尾+V粘-V浆=1.36+0.58α-(1.36+0.58)βα为折减系数，β为同步注浆的充填系数。
取α=0.6 β=0.5 得V=0.73m2由此可得地表最大沉陷值：Smax=23.4mm最大斜率：Qmax=0.0013以上分析值主要是在以往工程经验基础上结合本地铁盾构标段的实际情况，隧道埋深16m左右情况下得出的，最大沉降量满足规范和标书要求。
虽然地表沉降形态是大体相同或相似的，但其最大沉降量总是随着施工工况和地质条件的改变而千差万别，目前控制沉降的主要手段是同步注浆和二次注浆，而注浆的环节常有各种各样的问题发生，如缺量、过量、滞后、漏浆等等，不同的沉降情况常是施工工况和工作状态的反映，同时不同的地质条件沉降亦有所不同，如粉砂土较粘土隆降起量要少，沉降速率要快，淤泥质粘土后期固结沉降则要大点。
盾构隧道施工引起的地表沉降规律分析
盾构隧道施工引起的地表沉降规律分析摘要：本文对沈阳地铁1号线重工街—启工街区间盾构隧道施工过程中的地面沉降监测数据进行分析，探讨了盾构到达、通过、离开过程中地表沉降规律及其影响范围，包括断面横向地表沉降、纵向地表沉降，并对各阶段沉降产生原因进行分析。
研究结果对今后类似工程施工过程的隧道周边建（构）筑物的保护，施工参数的优化以及工程的顺利实施具有参考价值。
关键词：盾构，监测，地表沉降，规律1.引言目前有约20多个城市正在建设和筹建自己的轨道交通。
地铁的修建方法有多种，其中盾构法以其诸多优势成为城市地铁隧道采用较多的施工方法。
地铁穿过的地区多是城市繁华地段，地下管线和地面建筑物众多，盾构施工将不可避免地对土体的产生扰动，引发不同程度的地表沉降。
国内外针对盾构施工时地表沉降进行了大量研究工作。
为研究地表沉降提出的模型主要有Peck模型[1](1969)。
另外还有Attewell 模型（1981），O’Reilly-New 模型（1982），藤田模型（1982）等。
国内专家也对国内地铁盾构施工过程的沉降规律进行了总结[2-3]，得到了许多具有共性的认识。
但由于沈阳地区地质条件特殊，其全断面中粗砂性地质情况与国内已采用过盾构施工的地区有较大的区别，基本上无类似工程经验可借鉴。
既有理论及其它地区相关地表沉降的研究成果不能完全照搬使用。
因此，本文根据沈阳地铁1号线重工街—启工街区间盾构隧道施工过程的地表沉降的观测数据，分析其变化规律及影响范围，以期对今后类似工程建（构）筑物的保护，施工参数的优化提供参考依据。
2.工程概况沈阳地铁1号线重工街—启工街区间起点设计里程为DK6+052.818，终点设计里程为DK6+828.040，区间长度为775.222m。
区间隧道为单洞单线圆形断面，盾构法施工，线间距分别为13m。
区间隧道结构底最大埋深19.723m（覆土厚度13.723m），最小埋深13.86m（覆土厚度7.86m）。
沉降计算和分析
沉降计算和分析1.地面沉降横向分布计算地表沉降横向分布曲线的形状可用Peck[3]公式合理地表达, 这一概念已被人们所接受, 上海地区的许多盾构施工实例也充分证明了它的实际使用效果[4-5]。
Peck 假定施工引起的地面沉降是在不排水情况下发生的, 沉降槽的体积等于地层损失的体积。
地层损失在隧道长度上是均匀分布的,隧道施工产生的地表沉降横向分布近似为一正态分布曲线:式中: S(x)为距离隧道中心线处的地表沉降( m) ;Smax 为隧道中心线处最大地面沉降( m) ; x 为距隧道中心线的距离( m) ; i 为沉降槽宽度系数( m) ;VS 为盾构隧道单位长度地层损失( m3/m) 。
Peck 公式中的VS ( 地层损失) 与盾构种类、操作方法、地层条件、地面环境、施工管理等因素有关, 目前尚难给出确定的解析式。
根据统计,在采用适当技术和良好操作的正常施工条件下,地层损失VS 可表示为:VS=VlπR2 ( 3) 式中: Vl 为地层体积损失率, 即单位长度地层损失占单位长度盾构体积的百分比; R 为盾构机外径( m) 。
沉降槽宽度系数i 决定了盾构施工对周围土体的影响范围, 一般而言, 沉降槽半宽为2.5i。
研究表明, i 取决于接近地表的地层的强度、隧道埋深和隧道半径, 其计算式如下:式中: Z 为地面至隧道中心的深度; Ф为土的内摩擦角。
杭州地铁1 号线隧道外径为6.2 m, 土内摩擦角取为23.2°, 隧道顶部覆土厚度有18.8 m,运用Peck 公式计算可得沉降槽半宽W/2=33.0 m,计算结果见表1, 地面沉降横向分布见图1。
2. 地面沉降纵向分布计算刘建航[6]院士在Peck 法的基础上, 提出了负地层损失概念, 并将地层损失分成开挖面和盾尾后的地层损失两部分, 得出了地面沉降量的纵向分布预测公式:式中: S(y)为距原点距离y 的地面沉降量, 负值为隆起量, 正值为沉降量( m) ; Vl1为盾构开挖面引起的地层损失, 欠挖时为负值( m3/m) ; Vl2为盾构开挖后, 以盾尾空隙压浆不足及盾构改变推进方向为主的所有施工因素引起的地层损失( m3/m) ;y 为沉降点至坐标原点的距离( m) ; yi 为盾构推进点处盾构开挖面至坐标原点的距离, yf 为盾构开挖面至坐标原点距离( m) :yi′=yi- L; yf′=yf – LL 为盾构长度( m) ; Φ( y) 为正态分布函数的积分形式。
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图 ５ 库 仑 一 尔 强 度条 件 示 意 图 莫
＝
－ ３ １５
＝
一
＝
，
ｐ
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０
（） ３
“ 广器
＝
０
式 中： ｎ为隧道 半径 ； ｐ为原 点 与任一 点 的距 离 ； Ｇ为
土体的剪切模量 。
４ 拱顶 土体 的弹塑 性分析
图 ２ 土体 自重 垂 直 应 力
选 取 计 算 坐 标 系如 图 ４所 示 ． 拱 顶 土 体 （ 在 即
土体 自重 在地下 深为 （ 一 ） ＾ ｙｍ处产 生 的垂直 应 力为单 元体上覆 土体 的质量 ， 则
相 同性 的弹性体 ， 则利用 平 面弹性力 学知识 可得 Ａ ＝
一
坐一
１ 一
一
３ 洞周 应 力释 放 引起 的 土体 中应 力与位 移分析
隧道 开挖 引起 的应力 释 放如 图 ３所示 ， 假 设 若
应力 释放 荷载 沿洞 周均 为 Ｐ 地表 应 力 为 ０ 又注 意 、 ， 到整 个孔 边 的面 力 主矢 量 ＝ ＝ （ 力是 平 衡 力 ｙ０ 外
（． １ 江苏省交通科学研究院泰州分院 ， 江苏 泰州 ２５ ０ ； ２ ３ ０ ２同济大学 岩土及地下工程教育部重 点实验室 ， ． 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２ 摘 要： 按平面应变问题分析 隧道地表沉降 ， 不考虑重力场的影响作用 ， 而仅认 为其是 由洞周土体应力释放引起
的。在假定 隧道周边土体应力释放荷载 为均布的前提 下 ， 由实际的地表应力为 ０与圣维南原理可知无穷远处的 侧 边与底边应力也为 ０ 。从 而可利 用平面弹性 力学关于无限大板 的理论求 出其应力 ， 并将其应力与未开挖 前仅 受重力场作 用下的应力叠加。由此分析拱顶土体的塑性 区半径 ， 如果其塑性 区半径不大且在工程允许的误差 范 围内． 可以认 为隧道 开挖后整 个土体仍 处于弹性 状态 ， 而利 用洞周受均布荷 栽作用下弹性无 限大板 的位移解 从 直接推 求出地表的沉降方程。 关键词 ： 盾构隧道 ； 地表沉降； 无限 大板假设 ； 弹塑性分析 ； 塑性 区半径 中图分 类号 ： ４ ６ ｕ ５ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２ ９ ８ （０ ９ ０ — ０ ５ Ｏ １ ７ — ８ ９ ２ ｏ ）５ ０ ５ 一 ３
应力 ， 其库仑一 莫尔判据为 ：
ｓ ｉ ｎ （） ５
式中： 为土体的内聚力 ； 为土体 的内摩擦角 。将 ｃ
１＝ ， ３＝
代 入式 （ ） ： ５得
（ ｌ（ｙ 等 ｆ（ ｓ咖 １ ） 一 ＋ ＝１ ｉ） ｎ Ａ ） ＋ｎ
一
图 ３ 洞 周 土体 应 力 释 放 荷载 示意 图
ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｕ ｒ ｕ ｄ ｎ ｔｅ ｓｏ ｈ ｍｕ ｄ ｉ ｚ ｒ ｕ ｌｏ ｔ ｅ ｉ ｉ ｉ ｅ ａ ｄ ｂ ｔ ｍ ｔｅ ｓｉ ｅ ｂ ａｎ ＿ ｅ ａ ｔ ｈ ｃｕ ｌｓ ｒ０ ｎ ｉｇ ｓｒｓ ｆｔ ｅ ｇ ｎ ｓ ｅ ０ ｂ ｔａ ｓ ｈ ｎ ｎ ｔ ｓｄ ｎ ０ ｔ ｓ ｓ ｓ ｚ ｍ ｙ Ｓ ｉｔｖ ｎ ｎ ｅ ｏ ｒ
Ｃａ ｃ Ｉ ｔ０ ｎ Ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎａ ｙ ｉ ｆＰｌ ｓ ｉ ｅ ｎ Ｇ ｒ ｕ ｅ ｔｅ ｅ ｔｆ ｒ Ｓ ｅ ｄ Ｔｕｎ Ｉ Ｉ ｓｓＯ ａ ｔｃＡｒ ａ ａ ｄ Ｏ ｎｄ Ｓ ｔｌｍ ｎ ０ ｈｉｌ ｎｅ
Ｔ ０Ｃ ｅ ｇ ｕ ， ｈ ｎＹｕ ａ ｈ ｎ ｆ Ｃ ｅ
１ 概述
塑 性 半径 很 小 ，则 隧道 周 围土体 受扰 动 程 度很 小 ， 可 假 定 隧道 开挖 后 整个 土 体仍 处 于 弹性 状 态 ， 此 因 可用 弹性理 论计 算 隧道地 表沉 降 。
盾构法施工引起的地表沉 降估算方法主要有 ： （） １传统方法（ 解析法 ） ——矿 山开采 引起地表变形
：
在 均匀土体 中 ， 土体 的 自重初 始应力 状态为
＝
＋ Ａ（ ）等 ＝） ＋ ，
＋ ｙ ） （ 一
（） ４
丁 ＝ ＋ ＝０
＝
（— ） Ｉ １ ｚ Ａ ｝
＝
（） ２
ｌ
＝
０
Ｊ
式中， Ａ为 常数 ， 为侧 压 力 系数 ， 把土 体视 为 各 称 若
ｐ ｉ ｅｐ ｅ ． ｏｔ ｅｓｒ ｓ ｆ ｎ ｉ ｉ １ ｓｉ ｐ ａｅ ｃ ｎ ｂ ａ ｃ ｌ ｔｄ ｂ ｓｎ ｌｓｉ ｅ ｒ ｆ ｌ ｎ ｔａｎ， ｉｈ ｔ ｅ ｓ ｅ ｓ ｒｎ ｉ ｌｓ Ｓ ｔ ｓ０ ｆ ｔ ｅ ａ ｔ ｌｔ ａ ｅｃ ｌ ｕ ａｅ ｙ ｕ ｉｇ ｅａ ｔ ｔ ｏ ｙｏ ａ ｅｓｒ ｉ ｗｈ ｃ ｈ ｔ ｓ ｈ ｅ ｉ ｎｅ ｃ ｃｈ ｐ ｒ
ａｌｗａ ｃ ｅ ｅ ｔｂ ｌ ｙ ｅｍｒ ｇ ｎ ｅ ｅ ｎ ｕ ｒ ｅ ｕ ｔ ｎｉ ｅ ｉｅ ｒｍ ｅｓ ｌｔ ｎ ｏ 矗 ｉ ｌｓｉ １ｔ ． ｌ ｏ ｎ ｅ ｒｐ ａａ ｉ ｔ ｒ ， ｍｕ ｄｓ ｎｌｍｅ ｔ ｎ ｅ ｑ ａｉ ｄ ｒ ｄ ｆ ｉ ｃ ０ ｓ ｖ ｏ ｔ ｏ ｕ ｉ ｆ ｎ ｎ ｔ ｅａ ｔ ｐ ａｅ ｈ ０ ｉ ｅ ｃ
（ ．ａ ｇｕｒａｓ０ｔ ｉ ｅｅｒｈ ｎｔｕｅＩｉ ｏ ｍｎｈ Ｔ ｉ ｏ ２ ３０ Ｃ ｉａ ２Ｋ ｙＩｂ Ｉｔ ｙ ｆ ｅｔ ｈ ｉａ １ ｉｎｓ ｒｎｐ ｒ ｔ ｎＲ ｓａｃ ｓｔｔ ｚ ｕＢ ｃ ；ａ ｈｕ２ ５ ０ ， ｈｎ ； ．ｅ ｏａ ｒ ０ ｃ ｎ ｌ Ｊ ａｏ Ｉ ｉ ｈ ｚ ４ ＿０ ｏ Ｇ ｅ ｃ
＝
（ ｙ ＾一 ）
（） １
式中： 为上覆土体的平均重力密度 ； 为坐标原点
的深度 。
Ｏ 处的任一单元体中 ， ’ ） 有 ， 方向和 方向在同一 直线上 ， 向与 方 向在 同一 直线上 。 方 又隧 道开挖 后 土 体 中的 应力 为重 力 场 作 用 下 和洞 周 应 力 释放 作用 下的叠 加 。 若设 拱 顶土体 中应力 为 ， ， ； 则其 为 ：
图 ４ 坐标 系示 意 图
采 用库 仑 一 尔 判据 作为 进人 塑性 状 态 的判据 莫 如 图 ５所示 。 图中 ， 分别 为最 大主应 力 和最小 ， 主应 力 ，因为隧 道开 挖前 土体 尚未发 生塑 性破 坏 ． 且 其 中的最 大 、 最小 主应力 分别 为 、 ， 因为 又 ＞ ， ；所 以拱 顶 土体若 发 生 塑性破 坏 ，则式 （） ４ 中的 、 分别为拱顶土体中的最大与最小主
ｒｄｕ ｆ 】 ｔ ｒａｊ【 ｌ ｔ ｄｕ ｆ ａｌｉｓ ａ ｍ ａ ｅ ｆｅ ａｅ ａ ｏ ｒｓ， ｉ ｉ ｔｅｒ ｇ ｆｈ ａｊｓ ａ ｉ ａｅ ， ｈ ｐａ ｉ ｒ ｊｓ ｕｌｓ ｍ １ｉ ｓ ｅｖ１ ｌ ｓ ｔｎｏｓ ｅｓｗｔ ｎ ｌ ｎ ｅ０ｔｅ ０ｐ ｓｃ ｆ ｅ ｓ ｃ ａ ｏｖ １ｎ ｏ ｕ Ｄｒｅ ｒｉ ｆｔ ｈ １ ａ
第 ６卷 第 ５期
２０ ０ ９年 １ Ｏ月
现 代 交 通 技 术
Ｍｏ ｅ Ｔ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｄ ｍ ｒ ｎ ｐ ｒ ｉ ｅ ｈ ０ｏ ｙ ａｏ
Ｖ Ｉ Ｎ０． Ｏ， ６ ５ Ｏｃ ．２ Ｏ １ Ｏ９
盾构 隧道拱顶塑性 区及地 表沉降分析 与计算
陶成 富 ， 陈 宇 。
ａｄＵ ｄ Ｉｍｕ ｄ ｎｉｅｒ ｇ ｆ ｎｓ ｙ ｆ ｄ ｃｔ ｎ Ｔ ｎ ｉ ｎｖｒ ｔ，ｈｎ ｈｉ ０ Ｏ ２ Ｃ ｉａ ｎ ｎ ｅ 葛 ｎ ｇｎｅｉ ｉｒ ０ ｕａ ｏ ，ｂ 鲥 ｉ ｓｙ Ｓａ ｇａ ２ ｏ ９ ， ｈ ） Ｅ ｎ ｏ Ｍｉ ｔ Ｅ ｉ Ｕ ｅｉ ｎ
中采 用 的 ＲＢＰ Ｃ ．．Ｅ Ｋ公式 （９９ 口；２数值 方法— — １６ ） （） 通 常用 的有 限元 法 、 界元 法 等 ；３最 新 的 神经 网 边 （） 络 算 法 和采 用 模 糊 数 学 理 论 的 系 统控 制 论 专 家 系
统［ 盾构隧道开挖后即进行支护 ， ｚ － 。 故其周围土体的 应力 释放 不会 很大 。在 地应 力仅 考虑 自重 应力 的情
ａ ｄ ｔ ｅ ｄｆ ｒｎ ｔｅ ｓｏ ｉ ０ ｌ ａ ｓ ｄｂ ｆｒ ｔ０ｔ ｎ ｅ ｘ ａ ａ ｉｎ ａ ｅ ｐｌ ｄ ｕ ． Ｔ ｅ ｅ０ ｅ ｉ ｒ ｅ ｎ １ｚ ｅ ｎ ｈ ｉ【 ｅ ｔ ｒ ｓ ｆ ｔ ｎ ｙ ｃ ｕ ｅ ｅ ｏｅ ｍｅ ｒ ｕ ｎ ｌ ｃ ｖ ｔ ｒ ｉ ｐ ｓ ｅ ｏ ｅ ｈ ｒ ｆ ｒ ，ｎ ｏ ｄ ｒｔ ａ ａｙ ｅ ｔ ｏ ｈ
・
５ ・ ６
现 代 交 通 技 术
２ Ｏ 年 Ｏ９
２ 重 力场作 用下土体 中的应 力分 析［
设 土体 为半无 限体 ， 面为水平 面 ， 地表深 地 距 度 为 ，ｙ处 ， 一单元体 ， ｊ — 有 其上 作用 的应力 为 ， 形 成土体单 元 的 自重 应力状态 如 图 ２所示 。
系 ） 圣维南 原理 可以认 为离开挖 面较 远的地 面 、 。依
左右侧 面应力 为 ０ 即无穷 远处 的 ， ０ 因此 可 ， ＝ ＝ 。
以取 隧道 圆心 为坐 标原 点 ， 利用 平 面弹性 力学 关 于 无 限大板 孑边 受均 布荷 载作 用 的解 ， 出土体 中任 Ｌ 得
一
点 的应力和位 移 为 ：
况 下如 图 １ 示 。可 以选取 易发 生塑 性破 坏 的拱顶 所
土体 ， 并借助弹塑性力学分析其塑性半径 。如果其
图 １ 自重 应 力 作 用 下 竖 向应 力分 布示 意 图
作者简介 ： 陶成富（９ １ ） 男， １ ８一 ， 江苏泰州人 ， 硕士研 究生， 主要从 事道路 、 桥梁设计工作。
Ｋｅ ｗＯｒ ｓｉｌ ｎ ｅ ；ｍｕ ｄｓｔ ｅ ｎ ；ｎｉｉ ｌｔ ｙ ｏｈ ｓｓ ｅａｔ — ｌｓｉ ｎ ｌｓｓ ｍｄｕ ｆ ｌｓ ｃａｅ ｙ ｄ：ｈｅｄｔ ｎ ｌｇ ｎ ｅｔ ｍｅ ｔｉｆ ｔ ｐａｅｈ ｐ ｔｅｉ； ｌｓｉ ｐａｔ ａ ａｙ ｉ； ｉｓ０ ａ ｔ ｒａ ｕ ｌ ｎｅ ｃ ｃ ｐ ｉ