Peck法计算的盾构隧道地面沉降量及沉陷槽计算公式.doc
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【Peck法计算盾构隧道地面沉降量】 Peck法是一种基于实测数据的统计方法,常用于预测盾构隧道施工过程中造成的地面沉降。该方法由Peck提出,适用于设计阶段对地面沉降的预估。在计算地面沉降量时,Peck公式考虑了地层损失、沉陷槽的横向分布以及盾构推进的相关参数。 公式如下: \[ S = \frac{V}{\frac{1}{5}W - R\beta} \] 其中: - \( V \) 表示地层损失,即因盾构施工导致的地表沉降容积。 - \( W \) 是沉陷槽的宽度,一般与隧道埋深有关,如文中所述 \( B \approx 5i \),其中 \( i \) 是沉降槽曲线的反弯点(在本例中 \( i = 6.9 \) m)。 - \( R \) 是最大曲率点到反弯点的距离。 - \( \beta \) 是一个与地层特性和沉降槽形状相关的系数。 在沈阳地铁一号线一期工程中,根据地质条件和埋深,单个隧道推进引起的横向沉陷槽宽度约为35m,双线隧道则约为50m。沉降主要集中在隧道轴线两侧6m范围内,3m处的沉降量约为最大沉降量的60%~70%,而6m处则约为25%。 地层损失 \( V \) 主要是盾尾空隙导致的土体损失,与盾构机的盾壳厚度、土体粘附厚度和注浆量有关。在具体计算中,考虑到盾壳厚度、土体粘附和同步注浆的影响,可以得到地表最大沉陷值 \( S_{max} \) 和最大斜率 \( Q_{max} \)。 控制地面沉降的主要方法是同步注浆和二次注浆,但注浆过程可能出现各种问题,如注浆量不足、过量、滞后或漏浆。不同的地质条件和施工工况将影响沉降量,例如粉砂土的沉降量可能少于粘土,而淤泥质粘土可能在后期有更大的固结沉降。 为了监控和控制沉降,施工时需加强监测,及时获取地面沉降信息,采取相应措施。 【有限元法计算围岩变形】 在理论分析地面沉降和围岩变形时,采用有限元法。对于狭长的隧道结构,可以简化为平面应变问题处理。计算模型选取隧道中间段,建立平面应变模型,计算域扩展至地面及洞径5倍的地下区域。2D-σ计算程序被用来模拟计算分析。 计算工况以DK19+700.000地段为例,该地段隧道埋深16.7m,穿越地层为中、粗砂层与圆砾层。计算中采用了Mohr-Coulomb屈服准则,当岩土体某点的剪应力达到临界值时,会发生剪切破坏。这一准则在编程时通常以不变量形式表示,便于与其他屈服准则的统一。 通过以上理论分析和数值计算,可以预测和控制盾构施工中的地面沉降,减少对周围环境的影响。
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