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绪论1

第一章 盾构施工扰动解析法研究8

1.1 引言8

1.2 盾构施工扰动塑性区与注浆参数关系9

1.2.1 注浆压力14

1.2.2 注浆量的取值19

1.3 盾构施工扰动范围数值分析19

1.3.1 土体塑性区范围与地层损失参数关系20

1.3.2 土体应力比Fsr在扰动范围判定中的应用23

1.3.3 土体扰动度λd在扰动范围判断中的应用24

1.3.4 理论分析和数值计算结果比较24

1.4 盾构施工扰动范围现场测试25

1.4.1 工程概况及测点布置26

1.4.2 静力触探试验分析27

第二章 盾构施工土拱效应及松动土压力研究33

2.1 土拱效应概述33

2.2 太沙基松动土压力理论33

2.3 土拱效应下土中侧向压力系数变化规律35

2.4 不完全土拱效应下土体竖向应力及管片支护力的计算37

2.4.1 不完全土拱效应下松动土压力公式推导37

2.4.2 推荐公式和太沙基公式的比较40

2.4.3 地层损失对拱顶土压力的影响41

2.4.4 埋深对拱顶土压力的影响43

2.4.5 土质条件对拱顶土压力的影响43

2.4.6 隧道直径对拱顶土压力的影响44

2.5 土拱效应发展高度45

2.6 管片刚度对其支护力的影响47

第三章 盾构施工扰动特征及室内应力路径试验研究49

3.1 盾构施工土体扰动特征49

3.2 应力路径试验研究49

3.2.1 盾构开挖过程土体的应力路径试验设计50

3.2.2 应力路径试验步骤50

3.3 应力路径实验结果及分析52

3.3.1 固结不排水三轴试验54

3.3.2 固结排水三轴试验63

3.3.3 有效应力路径66

第四章 复杂荷载环境下盾构穿越扰动控制技术研究69

4.1 复杂荷载环境下的盾构隧道开挖塑性区范围确定69

4.1.1 塑性区大小的确定方法70

4.1.2 塑性区范围曲线的绘制流程70

4.2 盾构复杂荷载环境下施工土体应力解析解71

4.2.1 地表荷载作用下土体应力分布71

4.2.2 土体内部荷载作用下土体中应力72

4.3 盾构施工扰动引起的土体附加应力解析解74

4.3.1 土体应力扰动影响因素74

4.3.2 地层损失引起的土体位移与应力74

4.3.3 盾构正面推力引起的土体附加应力76

4.3.4 刀盘切削土体引起的附加应力78

4.3.5 盾壳与周围土体之间的摩擦力引起的土体附加应力80

4.3.6 盾构推进方向改变、倾斜或偏航引起的土体附加应力81

4.3.7 应力释放引起的土体附加应力84

4.3.8 注浆引起的土体附加应力计算85

4.4 结构性软黏土的屈服面选择87

4.4.1 软黏土的屈服面性状87

4.4.2 屈服面的选择88

4.4.3 无锡地铁一号线沿线软黏土本构模型的建立89

4.5 复杂环境下土体塑性区域范围算例分析98

第五章 土体蠕变对管片受力及隧道周边土体变形影响107

5.1 概述107

5.2 蠕变试验108

5.2.1 试验仪器、方法和思路108

5.2.2 试验步骤和内容109

5.3 考虑围岩蠕变的隧道施工扰动分析研究110

5.3.1 蠕变模型111

5.3.2 考虑蠕变的隧道周边地层特征曲线研究115

5.3.3 三轴蠕变试验结果及分析120

5.3.4 管片受力和土体变形随时间的变化126

参考文献133

后记142