軟土盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)縱向力學性態(tài)風險分析

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，將修建大量水底隧道、公路隧道及地鐵?，F(xiàn)有已運營隧道出現(xiàn)的縱向損壞及病害表明，地層隨機分布狀態(tài)及土體參數(shù)變異性對盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)縱向影響很大，現(xiàn)有研究缺乏對管片結(jié)構(gòu)縱向力學性態(tài)分析。利用工程地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)，研究縱向地層的隨機分布狀態(tài)，提出地層及土體隨機分布概率計算方法，建立場地概率分析模型；應(yīng)用隨機場理論，計算地層分布狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率，建立隧道縱向地層轉(zhuǎn)移狀態(tài)模擬方法；進行室內(nèi)模型試驗研究，分析縱向地層隨機分布與土體參數(shù)變異對管片結(jié)構(gòu)縱向力學性態(tài)影響，建立考慮地層變異的盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)縱向力學計算模型；結(jié)合上海盾構(gòu)隧道現(xiàn)場調(diào)研，分析導致管片結(jié)構(gòu)縱向損壞類型及失效模式，討論各風險因素并計算其影響重要度，綜合考慮管片結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟及技術(shù)等指標，建立管片結(jié)構(gòu)安全等級標準。本研究可為軟土盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)縱向力學分析及設(shè)計理論提供科學依據(jù)，具有重要的理論意義和工程實用價值。 2100433B

利用大量軟土盾構(gòu)隧道的現(xiàn)場實測資料，分析隧道縱向變形規(guī)律及機理；利用室內(nèi)相似模擬實驗，建立土體與隧道結(jié)構(gòu)共同作用的縱向變形性態(tài)模型；借助反分析原理，求解縱向不同土性的地基反力系統(tǒng)以及管片結(jié)構(gòu)環(huán)縱向接頭力學參數(shù)；分析不同土性、縱向變形及不同接頭形式對隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響及范圍，提出隧道縱向設(shè)計的系統(tǒng)方法，完善隧道設(shè)計規(guī)范。 2100433B

建造在富水軟土地層中的盾構(gòu)隧道，滲漏水是誘發(fā)隧道長期沉降和變形，進而影響其結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素之一。由于軟土盾構(gòu)隧道注漿層和隧道滲漏非均勻性的影響，使隧道周圍地層不同區(qū)域孔隙水壓力發(fā)展規(guī)律、土層變形機理存在差異，在隧道和土層共同作用下，隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)發(fā)展規(guī)律也更加復雜。目前研究一般將其簡化為隧道和土層均勻滲流條件下的固結(jié)問題，忽略了注漿層和隧道滲漏非均勻性復雜滲漏條件的影響，不能合理反映隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)的發(fā)展。因此，綜合考慮注漿層和隧道滲漏非均勻性的復雜滲漏條件的影響，以滲漏水對隧道結(jié)構(gòu)安全影響為目標，首先通過試驗揭示注漿層對盾構(gòu)隧道滲漏水發(fā)展的影響規(guī)律；提出隧道-注漿層-地層耦合條件下隧道滲漏模擬方法，揭示復雜滲漏條件下隧道變形的發(fā)展規(guī)律；提出隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)評價指標，研究隧道變形對隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)的影響，揭示隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)演化規(guī)律，提出隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)控制標準和控制方法。為運營盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)安全提供依據(jù)。