›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (3): 759-766.doi: 10.16285/j.rsm.2016.03.019

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盾构隧道施工土体扰动范围研究

黎春林1,缪林昌2   

  1. 1. 铜陵学院 建筑工程学院,安徽 铜陵 244000;2. 东南大学 岩土工程研究所,江苏 南京 210096
  • 收稿日期:2014-11-22 出版日期:2016-03-11 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:黎春林,男,1971年生,博士,副教授,从事岩土工程设计方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.51278099);安徽省自然科学基金项目(No.1408085ME98);安徽省高校自然科学研究项目(No.KJ2015A255, KJ2015A176)。

Determination of the range of shield tunneling-induced soil disturbance

LI Chun-lin1, MIAO Lin-chang2   

  1. 1. School of Civil and Architectural Engineering, Tongling University, Tongling, Anhui 244000, China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 210096, China
  • Received:2014-11-22 Online:2016-03-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51278099), Anhui Provincial Natural Science Foundation (1408085ME98), Anhui Provincial University Natural Science Foundation (KJ2015A255, KJ2015A176).

摘要: 盾构隧道施工,隧道周边土体应力场发生改变,临近隧道土体因应力扰动出现塑性区,塑性区的分布范围与注浆压力、注浆量等注浆参数密切相关。塑性区被认为是施工扰动比较严重的区域,为分析盾构施工扰动范围,基于小孔扩张理论研究了注浆压力、注浆量对土体扰动塑性区的影响,推导了塑性区与注浆压力和注浆量之间的函数关系。在定义扰动评价标准基础上,提出应用有限元计算盾构施工塑性区和扰动范围的一种简捷实用的数值方法。最后采用静力触探现场测试盾构施工扰动范围,并与理论公式及有限元方法进行比较,理论公式、有限元及现场测试三者取得了较为一致的结果,验证了推荐方法的有效性。其研究结果可对盾构施工注浆参数的正确选择提供理论支持。

关键词: 盾构隧道, 注浆参数, 施工扰动, 塑性区, 有限元

Abstract: Due to shield tunnel construction disturbance, additional soil stresses can occur and thus soil plastic zones around tunnel may appear around the tunnel. The range of the plastic zone is closely related to grouting parameters, such as grouting pressure and grouting amount. To analyze the disturbance range caused by shield tunneling, the cavity expansion theory is introduced to determine the plastic zone and the disturbance range of the surrounding soil. The effects of backfill grouting pressure and grouting amount on the plastic zone and the range of disturbance by shield tunneling are investigated, and a functional relation between the plastic zone and grouting parameters is derived based on the cavity expansion theory. By defining a disturbance evaluation criterion, a simple numerical method for calculating the plastic zone and the disturbance range during shield construction is proposed based on the finite element method. The results obtained by theoretical formulation and finite element method are compared with the static cone penetration test (CPT) data, showing that the theoretical and numerical results are in a good agreement with those obtained by field tests, demonstrating the validity of the proposed approach. The results provide a theoretical support for the proper choice of grouting parameters in shield construction.

Key words: shield tunnel, grouting parameters, construction disturbance, plastic zone, finite elements

中图分类号: 

  • U 455.43

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