隧道沉降槽參數(shù)

SettlementtroughparametersfortunnelsinIrishglacialtills

愛(ài)爾蘭冰川隧道的沉降槽參數(shù)

B.A.McCabe，T.L.L.Orr,C.C.Reilly,B.G.Curran

導(dǎo)師王海濤道路與鐵道工程蘇鵬當(dāng)前1頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)前2頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)前3頁(yè)，總共19頁(yè)。關(guān)鍵詞:

橫向沉降曲線(xiàn)

冰磧

沉降槽寬度

隧道

體積損失

泥礫土

摘要冰磧(或泥礫)是愛(ài)爾蘭島上最普遍的沉積物。在過(guò)去10年的東部地區(qū)，由于對(duì)重大建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和相關(guān)測(cè)試，這些冰磧的行為，尤其是都柏林泥礫土，現(xiàn)在被人們更好地理解了。盡管同一時(shí)期內(nèi)該國(guó)隧道活動(dòng)增加，但在冰川下的隧道化作業(yè)所引起的沉降方面有非常少的記錄。本文介紹了兩處冰磧區(qū)域的橫向地表沉降數(shù)據(jù)。在都柏林港口隧道中，有4個(gè)剖面被認(rèn)為是“軟土地”的一部分。據(jù)報(bào)道，在中部地區(qū)的馬林加，一個(gè)用于污水處理建造的管頂式微型隧道有九個(gè)剖面;其中一個(gè)是在鐵路路基的頂部測(cè)量的。用標(biāo)準(zhǔn)的高斯誤差函數(shù)來(lái)解釋被測(cè)量的集合，槽寬參數(shù)受細(xì)顆?；虼诸w粒的比例的影響。此外，還提供了最大槽沉降和體積損失的保守設(shè)計(jì)估算，并討論了泥礫土的影響。本文首次提供了預(yù)測(cè)愛(ài)爾蘭土壤隧道上方地表沉降的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。當(dāng)前4頁(yè)，總共19頁(yè)。

研究

目的

①沉降槽寬參數(shù)

②最大槽沉降和體積損失的保守設(shè)計(jì)估算

③泥礫土的影響

當(dāng)前5頁(yè)，總共19頁(yè)。地表沉降槽斷面

隧道施工時(shí)沿與隧道縱向軸線(xiàn)垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)沉降槽。1969年在當(dāng)時(shí)大量隧道開(kāi)挖施工引起的地表沉降實(shí)測(cè)資料的基礎(chǔ)上,Peck系統(tǒng)地提出了地層損失的概念和估算隧道開(kāi)挖地表下沉的實(shí)用方法，即Peck公式，它已成為目前應(yīng)用最為廣泛地預(yù)計(jì)隧道施工地表沉降的方法。所謂地層損失，是指隧道施工中實(shí)際開(kāi)挖的土體的體積與竣工體積之差。Peck認(rèn)為，在不排水情況下隧道開(kāi)挖所形成的地表沉降槽的體積應(yīng)等于地層損失。

-----------隧道開(kāi)挖引起土層沉降槽曲線(xiàn)形態(tài)的分析與計(jì)算當(dāng)前6頁(yè)，總共19頁(yè)。Peck公式如下：

為距離隧道中心線(xiàn)為x處的地表沉降值;為隧道中心線(xiàn)處地表最大沉降值；x為距隧道中心線(xiàn)的水平距離；為地表沉降槽寬度系數(shù)，即沉降槽曲線(xiàn)反彎點(diǎn)至隧道中心線(xiàn)的水平距離。

-----------隧道開(kāi)挖引起土層沉降槽曲線(xiàn)形態(tài)的分析與計(jì)算當(dāng)前7頁(yè)，總共19頁(yè)。地表沉降橫向分布近似為一正態(tài)分布曲線(xiàn)，如圖1所示。公式需要確定和兩個(gè)參數(shù)。因?yàn)榈乇沓两挡鄣捏w積應(yīng)等于地層損失V的體積，地表沉降槽的體積可以通過(guò)積分得到：求得后，就可以得到，然后得到地表任一點(diǎn)的豎向沉降值。

-----------隧道開(kāi)挖引起土層沉降槽曲線(xiàn)形態(tài)的分析與計(jì)算當(dāng)前8頁(yè)，總共19頁(yè)。地表以下土層沉降槽斷面

對(duì)于地表以下至隧道以上土層，地層損失的體積假設(shè)依然成立，就是說(shuō)地表以下任一土層的沉降槽的體積等于地層損失，而且,沉降槽仍為一正態(tài)分布曲線(xiàn)，隨著土層深度z的增大，該土層距隧道頂部的垂直距離減小，土層的沉降槽曲線(xiàn)寬度系數(shù)將會(huì)減?。▓D2），于是，Smax和i兩個(gè)參數(shù)的取值會(huì)隨深度變化而不同，它們均可表示為深度z的函數(shù)。

-----------隧道開(kāi)挖引起土層沉降槽曲線(xiàn)形態(tài)的分析與計(jì)算當(dāng)前9頁(yè)，總共19頁(yè)。

地表以下沉降槽寬度系數(shù)

若要分析地表以下土層沉降槽曲線(xiàn)，首先需要了解沉降槽寬度系數(shù)沿深度變化的規(guī)律，這是分析地表以下土體沉降的關(guān)鍵。由于測(cè)量地表以下土層沉降槽曲線(xiàn)寬度系數(shù)的試驗(yàn)較為繁瑣，所以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)很少，而對(duì)于的測(cè)量較為簡(jiǎn)單，其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)較多和成反比，所以可以通過(guò)的數(shù)值來(lái)研究沿深度變化的規(guī)律。

-----------隧道開(kāi)挖引起土層沉降槽曲線(xiàn)形態(tài)的分析與計(jì)算當(dāng)前10頁(yè)，總共19頁(yè)。

-----------砂土地層隧道開(kāi)挖對(duì)地層位移影響的模型試驗(yàn)研究當(dāng)前11頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)前12頁(yè)，總共19頁(yè)。最近的研究（Jones2010）已經(jīng)表明，Zo值超過(guò)35m時(shí)，i和Zo之間的關(guān)系不是線(xiàn)性的，這比本文中考慮的隧道深度要大。比例常數(shù)k被稱(chēng)為槽寬參數(shù)，并被認(rèn)為在很大程度上與建造方法無(wú)關(guān)（MairandTaylor，1997）。Mair和Taylor（1997）總結(jié)了大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論認(rèn)為0.4<k<0.6的粘土，k對(duì)粘土的剛度沒(méi)有依賴(lài)性。相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示，砂土和礫石中的隕石呈現(xiàn)出更大的分散性，大部分?jǐn)?shù)據(jù)的界限為0.25<k<0.45。當(dāng)前13頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)前14頁(yè)，總共19頁(yè)。在過(guò)度固結(jié)的粘土中，Vi通常用Macklin(1999)的方法估計(jì):V取決于現(xiàn)在的穩(wěn)定數(shù)N與崩潰時(shí)的穩(wěn)定數(shù)Ntc之比，穩(wěn)定數(shù)N被定義為：其中為隧道軸水平的豎向總應(yīng)力，為內(nèi)部支承壓力，為粘土的不排水剪切強(qiáng)度。Macl(1999)和Devriendt(2010)提供了從各種實(shí)驗(yàn)研究中選擇Ntc的經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，這些研究在組合時(shí)，跨度范圍很廣，可能覆蓋直徑和不受支撐的預(yù)直徑比。當(dāng)前15頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)前16頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)前17頁(yè)，總共19頁(yè)。當(dāng)方程（8）和（9）與其他任何經(jīng)驗(yàn)公式一樣，應(yīng)謹(jǐn)慎使用，它們可以提供第一次估計(jì)，即由于在愛(ài)爾蘭地形條件下采用當(dāng)前的隧道方法進(jìn)行隧道掘進(jìn)而可能造成的體積損失。如果遇到泥礫土，這些數(shù)值可能會(huì)增加。當(dāng)前18頁(yè)，總共19頁(yè)。

這篇論文整理愛(ài)爾蘭各類(lèi)冰川隧道的經(jīng)驗(yàn)，以期提供初步的地表沉降的大小和范圍，這可以減少隧道的收縮效應(yīng)。從這項(xiàng)研究中可以得出一下結(jié)論：

①對(duì)于冰川土壤，重要的是要確定控制沉降槽主要因素的覆蓋層是否具有細(xì)或粗材料的特征，因?yàn)槊糠N材料的k值已經(jīng)顯示出很大的差異。正確的選擇對(duì)于獲得可靠的體積損失預(yù)測(cè)非常重要。

②粗粒土的沉降槽槽寬度系數(shù)k值在0.2-0.3范圍內(nèi)，這是Mair和Taylor(1997)的砂礫石數(shù)據(jù)庫(kù)的最低值。

③細(xì)土的k值在0.4-0.6范圍內(nèi)，與Mair和Taylor(1997)的clays數(shù)據(jù)庫(kù)一致。在軟、硬粘土隧道中獲得的k值之間沒(méi)有明顯的區(qū)別。

④隨著時(shí)間的推移，在馬林加地區(qū)的土壤中的Smax與膨潤(rùn)土流體的耗散有關(guān)，膨潤(rùn)土流體是用來(lái)支持超長(zhǎng)管道的。這些土壤中沒(méi)有隨時(shí)間的系統(tǒng)變化。所有的礫質(zhì)粘土都是軟質(zhì)的，固結(jié)沉降不是