城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究
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摘要：盾构施工的过程基础是一种在土层与盾构外壁和圆形均布荷载的一种方式，它的理论公式是从弹性的Mindlin开始的，在这样的模式建立上也要对施工过程中的变化进行力学的推进和计算，要对盾构方面的压力进行合理的解释，才可以让地层变形的隧道土层摩擦力之间有它固有的理论基础，让空间和时间的发展都能适应施工的地层现象，地层变形受推进地层损失的影响从而得出的计算公司也不相同。利用工程实例的计算方法，研究时空变化下的盾构隧首施工地层，实测结果和计算结果的一致性有很大的好处存在。
中图分类号：U45 文献标识码：A
引 言
我国的城市建设在近些年的不断发展中，有了很大的变化，在很多的城市都在不断的进行地铁的修建。因为地铁所埋的深浅有关系所以就对地层有了很大的影响，在隧道上面的地层就出现了水平位移、沉降等现象，地下的管线和地面上的建筑同时也受到了很大的破坏，影响了设施。为了减少地层受隧道的扰动，在软土地区进行施工就会使地铁隧道在地下管道或是地表以下的设施不受到影响。盾构法是避免这种由于挖掘隧道而造成地下管道的设施受到影响的一种最好的方法。
侧向变形和地层沉降，这样的表现就是在施工过程盾构推进施工的扰动所造成的。通过具体的分析，地层的变形和移动盾构推进施工所产生的影响归纳为下面的几个方面，这些因素是：
（一）附加推力在盾构机工作面上。原岩的应力与支护力在开挖面上是不一样的，也不是完全相等的。原始土压力小于支护力的盾构开挖面时，土体在正面会受到向上向前挤压的移动，就会造成地表的隆起，有轻微的现象产生；相反的，原始土压力大于开挖面的支护力时盾构就会在挖面土体里进行移动，就会出现地表沉降的现象。
(二)土层与盾构机壳壁的摩擦力。土层和盾壳在施工推进的盾构过程里，会有摩擦力的产生，盾构工作在这样的摩擦力的影响下，土体的移动就是向前和向上的方向进行盾构工作的移动，延伸到地表，也会出现地表沉降和隆起的现象。
(三)地层损失受盾构施工受产生。地层损失会因盾构施工所出现的各种原因而产生，其中有盾尾压浆、曲线推进、叩头推进、抬头推进、盾构纠偏不及时的就会产生土体的隧首衬砌、盾尾空隙从而使压力产生了变形等等现象，隧道内的变形都会产生这些原因，也可以利用这些原因进行全新的计算和方法的测试。
二、推力及壳壁摩擦力引起的地层变形
（一）盾构推进的力学模型及假定
前方土体在盾构进行推进时就会有附加的应力产生，因此就会造成前方的盾构土体被动或者主动的受到挤压。假定的计算是：1、施工过程的盾构为匀速推进；2、正常的推进情况只做为盾构的情况进行考虑；3、均匀分布土层与盾构机之间的摩擦力；4、盾构机的正面是似圆形的均布荷载的推力，荷载作用面是工作面；5、土体为线弹、均质性体。
（二）盾构正面附加推力与壳壁摩擦力的取值
1、盾构正面推力
进行盾构的正面推力的要素有静止土压力，盾构机的静止，盾构埋深，土体重度和土地的内摩擦力。
2、盾壳侧面摩擦力
土层与盾构侧壁的正压力产生了土层的摩擦力，它所计算的过程是土层与壳壁的正压力之间相乘就构成了盾构的最基本的公式，土体压力在盾构机上所承受的范围底部最大，顶部最小，进行计算的过程中可以把值设为隧道埋深处的压力。
（三）盾构工作面附加推力引起的地层变形
将开挖的时间起点设定好，经过一定的时间之后，就会以固定的速度进行推进，工作面的开挖也是有它一定的圆形范围积分，这样的地层位移也是附加推力所引起的。
地层弯曲曲率、地层水平变形和地层的倾斜都会通过盾构机的相互挤压，经过这样的挤压之后，盾构就会使地层发生弯曲和倾斜的变形。
1、南京地铁许府巷一南京站区间隧道
在进行的南京站区的一条地铁线路中，其中的隧道设计的土层就是有粉土、粉细砂、粉砂夹细砂、粉质黏土、淤泥质粉质黏土等所构成。在施工的过程中将这些所需的要素进行一定的设定，从而使地质在勘测的过程中也会有参数来进行参考，从而使地层的隧道有着不一样的结果，也会使计算更加的可靠，和实际的值更加的符合。
2、上海地铁区间隧道
在上海的地铁中所进行的设计它的标准是通过纵向的和适合地层强度的数值进行计算设计出来的。
(1)实测结果和计算的结果相同，之间的沉降也是一种隧道的开挖的过程，这样的地层非常的稳定。
(2)土层与盾构壳壁的作用是一样的，从而也会有一样的效果出现，这样所表现发现的地层是下沉的，而如果有一点偏差就会有隆起的地层。
(3)隧道的壳壁摩擦力和工作面推力是不一样的，它的各自的水平位移和所涉及到的工作面也不相同，从而所产生的开挖隧道也会有着不同的水平之间的位移这样的过程就会对工作面有着不同的推动力。
(4)壳壁摩擦力、盾构工作面推力、隧道开挖和工作面的附近都在隧道的地表进行倾斜从而也会使隧道在工作的过程中产生一定的影响，这样的不利叠加从而就产生了负曲率。
(5)隧道的中心分布在不同的工作效应的产生下，地层也会有不同的影响和变化，这样的水平位移也会在不一样的方向有着它不同的工作内容要去完成。
四、结论
（一）盾构施工在经于弹性的最经典的Mindlin公式之后，它的位置也会有着不同的变化，这样的计算模型会通过盾构不同的力学会产生不同的计算过程，在不同的作用力下也会有土层和外壁的摩擦力进行变形。
(二)隧道变形是因为随机介质的理论所产生，这样的计算公式也是一种地层的推进盾构的推导。
(三)隧道的不同的水平位移和它附近的不同的工作的方式和不同的推力使得在地表的建筑上都会有它的作用和它的效应产生，这样的分布会使隧道的摩擦力更加的合理化。
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