复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起地层位移及应力预测分析

摘要

为揭示复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力,基于Покровский当层法,将该问题等效为求解均质地层位移及应力分布问题,结合Loganathan修正公式,推导了复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起地层位移、应变和应力分量表达式,构建了地层位移场分布预测模型.基于理论预测模型,对比分析了工程实例的预测位移与实测数据的差别,讨论了上下层土体弹性模量比n、地层深度z和土体泊松比μ2对隧道开挖的影响;在分析含软弱夹层隧道开挖问题时,提出了软弱夹层等效厚度K的概念.研究结果表明:(1)随n增加,地表最大沉降值Smax、地表附加水平应力σx和竖向应力σz的最大值均有所减小;(2)随μ2增加,地表最大沉降值Smax、地表附加水平拉应力σx和竖向应力σz的最大值有所增加;(3)当软弱夹层等效厚度K从0增至3.6m,Smax从31.2mm增至38.6mm;(4)隧道施工时,上硬下软地层产生位移及应力扩散现象,上软下硬地层产生位移及应力集中现象.