土压纵向沉降规律.pdf

GEOTECHNICALENGINEERING WORLD VOL7 No．12 盾构法隧道施工纵向地表沉降的随机预测 吴东海 龙 汉 张 希 (1 同济大学建工系 2一同济大学地下系 3一宁波市高等级公路建设指挥部) 摘 要 运用随机介质理论推导的纵向地表沉降理论公式计算盾构法施工引起的纵向地表沉降时，并不 能预测盾构作业面前方负沉降，结合有关监测资料改进纵向地表沉降预测公式并通过工程实例 得到了验汪。 关键词 随机介质理论 盾构 隧道 地表沉降 盾构法施工时，盾构掘进所产生的地层变形的 水平面以上的任意水平面z上(图1)，把厚度、长度 一 般规律是：通常盾构前方土体受到挤压时有向前 和宽度都为一个无限小单元的开挖定义为单元开挖 向上的移动，从而使地表有微量的隆起，而当开挖面 d卵，由于单元开挖引起的沉降槽定义为单元沉 土体因支护力不足而向盾构 内移动时，则盾构前方 槽，单元引起的下沉用 (，Y，z，t)表示。根据假 土体发生向下向后的移动，从而使地面沉降。开挖 定，最终沉 降槽 的体积等于地层损失 的体积 面的上方土体，还会发生施工沉降。由于施工过程 d卵，，即开挖单元体积。因此在各向同性的岩 中对周围土体的扰动，土中的孔隙水压力的变化等 土体介质中，单元开挖引起地层 z处沉降槽的最终 因素还会导致盾构周围的固结沉降。可见，盾构掘 分布表达式为： 进所致地层变形可分为3个阶段：I)盾构前方隆起 或沉降；2)施工沉降；3)固结沉降。地表沉降将引 起邻近浅基建筑物、道路路面和路基、地下管道及电 缆等的破坏，对隧道周围土体的移动和地表沉降必 须严格监测和控制…。对于横向地表沉降的研究 可见诸于众多文献，横向地表沉降预测内容主要为 土体趋稳后的横向沉降槽形态，而纵向地表沉降一 样是不可忽视的，纵向地表沉降预测对于地层变形 第一阶段尤为重要。 1 隧道施工地表沉降的随机预测 图1 单元开挖空间坐标图 I．I 随机介质理论 土体作为一种介质，所具有大量的不确定性是 (，y，z，￡)= exp[一 ( +y2)] d卵 (1) 许多介质无法相比的，单从土中抽取任意土体单元 7／ 来看，每一个土体单元具有很大的自由度，不能用经 参数 依赖于坐标 z，(z)= (2) 典力学的方法来确切地判定单元的移动轨迹。因 此，由于土体特有的移动规律与大量已知和未知的 而r(z)为克诺泰(Knothe)主要影响半径： 因素有关 。在5O年代中期波兰学者李特威尼 申 r(H)=H／tanfl (3) (J．Litwinszyn)提出随机介质这一理论，至今在许多 对于平面应变问题 ，即沿 y轴方向为无限长，通常隧 道开挖可以近似地认为属于这种情况，对 (1)进行 领域 日益受到重视。从概率统计的理论出发，可以 积分得 把整个地下开挖分解成无限多个微元开挖 的总和。 (，y，，￡)=tan2flF1 因此，隧道开挖对地表的影响也可以等效成构成这 一 exp(一 )] 一 开挖的许多无限小微元开挖的影响总和。在