盾构隧道局部长期渗水对隧道变形及地表沉降的影响分析(4)

土 p

水

图17 衬砌承担的径向应力

Fig.17 Radial loads acting on tunnel lining

240220

径向土体应力/kPa

20018016014012010080

45

90

135 180225270 315360角度 /(°)

(a) 接头渗水时径向土体应力 在水平方向上的分量很小，对应的侧移量较小。王志良

[14]

对上海地铁西藏北路－中兴路的区间隧

道采用全站仪以全断面扫描方法进行观测，得到了隧道环片收敛监测值及隧道断面圆心位置坐标。通过分析发现，管片之间存在明显的渗漏水，椭圆中心发生了8.3 mm的侧移，从而验证了接头渗漏水导致隧道侧移的现象。

-

(a) 均质渗水与6处接头渗水时的隧道变形

-

渗水渗水渗水

360径向总应力/kPa

320

280240200160

4590

135180225 270315360角度 /(°)

(b) 接头渗水时径向总应力

图18 作用在衬砌的径向应力

Fig.18 Magnitudes of radial loads acting on tunnel lining

椭圆化变形和侧移会导致隧道结构受力过大，特别是对接头的危害较大。上海地铁隧道按照设计要求[16]，在荷载作用下衬砌结构的直径变形≤0.1%D(D为隧道外径)，即直径变形量应小于

6.2 mm。对比表4的计算结果可知，长期渗水对隧道变形的影响较大，应严格控制隧道渗水，对渗漏点应及时采取补漏措施。

(b) 1处接头渗水时的隧道变形

6 结 论

（1）提出了一种既符合盾构隧道横向刚度要求又能实现局部接头渗水的计算方法，并应用到实际

图16 隧道变形图 (单位：mm) Fig.16 Tunnel deformations (unit: mm)

研究表明,盾构隧道长期渗水会造成地表及隧道严重沉降。针对盾构隧道局部渗流难以模拟的现状,首先提出了一种既符合盾构隧道刚度要求又能实现局部接头渗水的计算方法;在稳定渗流状态对应的相同渗流量的前提下,对比分析了管片在不同接头渗水条件下隧道周围土体孔压分布、地表和隧道沉降以及隧道变形规律。分析结果表明,盾构隧道渗水接头的位置不同,孔压分布、

298 岩 土 力 学 2013年

工程中，证实了此方法能合理反映局部长期渗水对沉降及隧道变形造成的影响，且简单易行。

（2）隧道接头渗水会引起接头附近孔压明显降低。接头位置越深，孔压的减小越显著，影响范围越大。以本文计算工况为例，接头1、2、3单一渗水时，接头孔压相对于静水压力分别减小了109、

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126、147 kPa。

（3）不同位置的接头渗水导致的隧道及地表沉降相差较大。埋深最深的接头3渗水导致的孔压最小，引起的地表和隧道沉降最大，对隧道造成的危害最为显著，因此，隧道底部渗水更应该引起重视。

（4）局部渗漏水不但会导致隧道发生较大的椭圆化变形，还会引起隧道发生水平侧移。渗水位置与水平直径夹角越小，水平侧移量越显著。

（5）对比分析表明，采用接头局部渗水方法与采用衬砌等效渗水方法得到的孔压分布、隧道和地表沉降以及隧道变形规律存在显著不同。均质渗水不能揭示渗水引起的隧道侧移现象，也不能反映出局部渗水位置不同对地表及隧道沉降的影响不同，对隧道长期性态发展的认识带来一定的偏差，甚至会低估渗水对沉降的影响。

本文的计算模型是二维简化模型。盾构隧道发生局部渗漏水的地方复杂多样，包括环缝、纵缝、螺栓孔和注浆孔等，因此，实际局部渗漏水是复杂的三维问题，本文下一步的研究内容是建立更符合实际情况的三维盾构隧道局部渗漏水分析模型。

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研究表明,盾构隧道长期渗水会造成地表及隧道严重沉降。 …… 此处隐藏：4017字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……