土壓平衡式盾構掘削麵土體移動的細觀機理研究

《土壓平衡式盾構掘削麵土體移動的細觀機理研究》是依託西南交通大學，由方勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：土壓平衡式盾構掘削麵土體移動的細觀機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：方勇
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

土壓平衡式盾構施工過程中，掘削麵土體移動對地表及周圍環境具有重要影響。在軟粘性土地層中，地層變形是連續的，採用基於連續介質模型的數值方法即可獲得與工程實際吻合較好的結果。而在砂、砂卵石等顆粒個體特徵突出的地層中，掘削麵土體移動多體現為塌落，其變形是非連續的。本項申請擬從細觀層面入手，對砂、砂卵石等地層條件下的土壓平衡式盾構掘削麵土體移動機理開展研究。首先基於顆粒流方法研究掘削麵土體移動的細觀行為特徵、掘削麵塌落空洞發展及延伸的基本規律，確定地層細觀參數對掘削麵土體移動形態及塌落空洞的影響，獲得盾構掘削參數對掘削麵土體移動的影響規律；其次採用室內模型試驗研究掘削麵土體移動與盾構掘削參數的關係；最后綜合顆粒流模擬、室內模型試驗及現場觀測數據，探明鬆散的乾砂地層、砂卵石地層中掘削麵土體移動與盾構掘削參數、地表沉降之間的相關關係，為土壓平衡式盾構機在該類地層條件下的掘進控制及地表沉降監控提供指導。

結題摘要

土壓平衡式盾構施工過程中，掘削麵土體移動對地表及周圍環境具有重要影響。在軟粘性土地層中，地層變形是連續的，採用基於連續介質模型的數值方法即可獲得與工程實際吻合較好的結果。而在砂、砂卵石等顆粒個體特徵突出的地層中，掘削麵土體移動多體現為塌落，其變形是非連續的。本課題從細觀層面上對土壓平衡式盾構掘進引起地層移動的機理開展研究，首先基於Φ52cm模型盾構機試驗平台，以相似原理為基礎開展砂性地層條件下盾構掘進全過程的室內模型試驗，通過試驗獲得砂性地層條件下盾構掘進引起地層移動的一般規律；其次採用PFC數值模擬的方法研究盾構掘進引起地層移動的細觀行為特徵，包括到盤與掘削麵地層相互作用的數值分析、單洞及雙洞隧道掘進引起的地層移動細觀行為特徵、臨近樁基礎及擴大基礎施工時盾構掘進引起的地層移動細觀行為特徵等；最後，以成都捷運穿越砂卵石地層為依託工程，對盾構掘進引起的地表沉降等進行現場監測，分析得到盾構推力、扭矩、推進速度、轉速等掘進參數之間的相關關係及其對地表沉降的影響。課題研究獲得了砂性地層條件下盾構掘進過程中周圍土體移動的細觀行為特徵、土體移動發展及延伸的基本規律、盾構掘削參數的相關關係及其對地層移動的影響規律。課題研究為土壓平衡式盾構機在該類地層條件下的掘進控制及地表沉降監控提供了指導。