渗流作用下盾构隧道地表变形规律研究

摘要：

在泥水平衡盾构工法中,通常会用密封舱的泥浆来平衡开挖面的水土压力,从而达到控制地表变形的目的,因此,泥浆压力的选取十分关键.为了解决工程中泥浆压力的选取问题,采用理论分析方法,结合泥水盾构隧道开挖面平衡稳定原理,对泥浆在开挖面上的 3 种形态进行对比分析,结果表明,"渗透模型"在工程中广泛存在,且渗透作用会导致开挖面稳定性减弱.基于"渗透模型",采用FLAC3D 软件进行流固耦合计算,结果显示,渗流作用下地表最大沉降随泥浆压力的增大而减小,当泥浆压力达到一定限值后(本工程背景下为 400 kPa),地表最大沉降值不再减小,该研究解决了合理确定泥浆压力控制地表沉降的难题;通过分析盾构掘进过程中岩土体应力状态分区和地表沉降云图,构建了地表沉降范围预测模型,模型理论计算结果与数值模拟结果吻合良好,该模型可用于泥水盾构隧道施工引起的地表沉降范围预测.此外,在泥浆压力为 400 kPa时,采用数值计算方法进行了泥浆渗漏计算,结果表明泥浆渗漏上边界距水库底面 7.5 m,不会对保护区水体造成污染.该研究结果可为泥水平衡盾构施工中泥浆压力的选取、地面沉降范围的确定以及泥浆渗漏的影响这 3 个施工难题提供解决思路.

关键词：渗流作用、泥水压力、盾构隧道、地表变形

所属期刊栏目：39

分类号：U455.4(隧道工程)

资助基金：国家重点研发计划2021YFB2600400

在线出版日期：2023-05-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：131-137