力。考虑了3种计算工况:(1)按隧道所处实际埋 深在开挖面前方施加了与土压数值相等的支护力 (本模型中隧道中心处约为0.27MPa);(2)降低土 仓压力至情况1的0.8倍,即土仓压力为0.20MPa; (3)提高土仓压力值至前方土压力的1.8—2.0倍, 即土仓压力值为0.35MPa(图4)。 距轴线的距离/m 0 3 _6 ■ 娄-9 躲 艇12 15 18 图4不同土仓压力值下的地表沉降曲线 Fig.4 Comparison of ground setltement curves for diferent pressures of soil storehouse 从数值结果来看,地表沉降值随土仓压力提高 而增长。与土层参数相比,土仓压力对地表沉降的 影响并不如土层弹性模量敏感:当土仓压力提高一 陪时,最大地表沉降增加3.83%。在本工程地质状 况下,由于隧道处的地层为粉细砂层,砂土的沉降增 量及扩展速度的最大值出现在隧道顶部,盾构周围 的土体局部塌落。土仓压力来不及向地表挤出便向 开挖面前方流动,导致地表下沉而不是隆起。若位 于粘聚力较高的粘土层时,则此时过大的土仑压力 值会导致地表迅速隆起。因此施工时土仑压力设置 不宜过高。 4.3地下水位对地表沉降影响 当地层处于地下水位线下时,由于地下水产生 浮力,土体的有效应力将减小,土体的抗剪强度也减 小,土体更易发生剪切破坏。本工程实例中大多数 地层地下水位线均位于地表下0.5—2m。为比较地 下水位线对地表沉降产生的影响,考虑了2种计算 工况:(1)考虑地下水位,(2)不加地下水位。模拟 计算结果如图5。 从图5分析可知:地表沉降与地下水位存在与 否差别较大:不考虑地下水时最大地表沉降值仅为 考虑地下水时的48.15%。在本盾构地铁工程中, 差不多整个地层都处于地下水位线下。数值模拟结 果显示,考虑地下水位后实际地表沉降值与真实值 Journal ofEngineering Geology工程地质学报2007 距轴线的距离, 0 3 5 ■ 赛一歙 。 峰12 15 18 图5有无地下水时的地表沉降曲线比较 Fig.5 Comparison of ground settlement curves between rgound condition with or without groundwater 更接近,因此地下水也是影响地表沉降的一个重要 因素。在数值模拟计算中,应该加以考虑。在有地 下水存在的情况下,地表沉降值明显增大。 5结论 (1)地表沉降对穿越地层的弹性模量参数比较 敏感:弹性模量提高10%时,地表累积最大沉降量 可减小15%一20%。 (2)在地下水存在的情况下,地表的沉降显著 增大,因此数值模拟计算时,应根据工程的实际情况 考虑地下水的影响。 (3)土仓压力对地表沉降的影响不如前两者明 显,对于砂性土而言,土仓压力越高地表沉降值略有 增加。 本文仅对盾构掘进引起地表沉降的几个因素进 行了研究,而且还没有考虑各因素之间的相互影响, 有一定的不足之处。另外,也只考虑了静水压力,没 有考虑土体的渗透性。如何将上述考虑进去,很值 得去研究。我国用盾构修建的地铁较多,如何把各 个地方的地表沉降规律用数学的方法去整合,得到 适合我国的盾构法施工引起地表沉降的经验公式, 或预测公式等,也是很有价值的研究课题,因为目前 很多都是针对具体的工程实例,少了一定的通用性。 参考文献 [1]刘建航,侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社, 1991. Liu Jianhang,Hou Xueyuan.Shielding tunne1.Beijing:China Railway Press,1991. [2] 王梦恕.21世纪我国隧道及地下空间发展的探讨[J].铁道科 学与工程学报,2004,1(1),7—9. Wang Mengshu.Development of tunnel and underground space in 维普资讯 http://www.cqvip.com
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