地铁隧道施工及运营引起的土体变形机理分析与长期沉降研究

随着地铁交通的快速发展，地铁建设与运营引起的灾害已成为关注的热点，很多灾害都与地铁的沉降有关，地铁产生的沉降具有持续时间长、危害严重等特点，如果不及时预防控制，就会产生高额的维护和补救费用，甚至威胁生命财产，损失不可估量。.地铁隧道的长期沉降可分为运营前的沉降和运营期间的沉降两部分。运营前的沉降主要由隧道施工引起；运营期间的沉降主要由动荷载作用下的土体累积塑性变形和超静孔压消散引起，它还受隧道施工的影响。本项目采用理论分析、现场测试和室内试验相结合的手段，应用理论与数值分析相结合的方法，揭示盾构法软土隧道施工引起的土体超静孔隙水压力产生及消散规律，建立能反映初始固结度的土体累积塑性变形和孔压模型，揭示地铁施工与运营引起的土体变形机理，得到长期沉降的计算方法，提出控制和减小长期沉降的有效措施。.本项目研究成果的应用，能减少地铁的高额维护费和巨大浪费，保障地铁运营的安全，具有巨大的经济效益。

本项目利用理论分析、现场测试、室内实验和数值仿真等有机结合的方法，对盾构法软土隧道施工和地铁运营引起的土体变形机理、孔压消散及长期沉降进行研究。具体对Peck公式进行了深化，推导出考虑土体损失的变形三维解，得到盾构施工引起的总的土体变形理论计算公式。考虑施工扰动，推导出隧道施工引起的土体内部初始超孔隙水压力计算公式，得到地铁运营开始时的土体固结度，结合现场测试，验证计算分析结果，揭示盾构法施工引起的土体超孔隙水压力变化规律，提出了地铁运营期间考虑隧道施工影响的沉降计算方法，并提出控制和减小长期沉降的有效措施。其中“土压平衡盾构掘进参数关系及其对地层位移影响的试验研究”、“盾构隧道施工引起的工后地面沉降研究”、“盾构施工引起土体超孔隙水压力峰值的计算及影响因素分析”、“盾构隧道施工引起的土体初始超孔隙水压力分布研究”、“基于智能单粒子算法的地铁隧道工后长期沉降预测” 及“地铁荷载下不同固结度饱和软黏土的孔压试验研究”等成果，国内外文献还未见报道。研究成果发表论文30篇，其中SCIE收录7篇，EI收录17篇。研究成果的应用，能减少地铁的高额维护费和巨大浪费，为保障地铁运营的安全，提供技术支撑。