黄土地区地铁隧道穿越既有线路工程理论与实践

   《黄土地区地铁隧道穿越既有线路工程理论与实践》针对黄土地区地铁隧道穿越工程面临的难题，从多个角度进行论述：揭示黄土地层新建地铁隧道浅埋暗挖施工时既有线及地层变形规律与受力特征，给出浅埋暗挖下穿既有地铁构筑物的小净距建议值及沉降控制标准；推导单洞、双洞下穿既有地铁构筑物的地层计算公式、砂土地层盾构隧道下穿既有地铁构筑物顶推力及刀盘扭矩计算公式，得出土仓压力、注浆压力、注浆范围对既有地铁隧道结构沉降、轨道高差的影响规律及敏感性；给出过街通道上跨既有隧道工程的科学合理施工方案，部分成果已得到实体工程验证。

前言
第1章 绪论 1
1.1 目的及意义 1
1.2 现有研究成果综述 3
1.2.1 新建地铁隧道下穿既有地铁构筑物影响因素 3
1.2.2 新建地铁隧道下穿既有线力学行为研究现状 4
1.2.3 新建地铁隧道下穿既有线控制标准研究现状 6
1.2.4 穿越工程施工方案的研究现状 8
1.2.5 盾构下穿既有线施工控制技术研究现状 9
1.3 本书主要内容 10
第2章 暗挖下穿既有地铁隧道理论分析 13
2.1 概述 13
2.2 数值模拟基本原理 13
2.2.1 有限差分法软件简介 13
2.2.2 有限差分法分析原理简介 14
2.3 依托工程概况 16
2.4 构建三维计算模型 17
2.4.1 模型概况 17
2.4.2 计算的基本假定及本构关系 17
2.4.3 模拟计算边界条件及物理力学参数 18
2.4.4 模拟计算监测点布置 19
2.4.5 模拟计算工况 20
2.5 既有地铁结构变形分析 21
2.5.1 既有地铁结构沉降变形分析 21
2.5.2 既有地铁结构水平变形分析 29
2.6 地表变形分析 30
2.6.1 沿新建隧道轴线地表变形分析 30
2.6.2 沿既有隧道轴线地表变形分析 34
2.7 地层变形分析 36
2.8 不同下穿净距既有地铁结构受力分析 44
2.9 新建隧道施工步序对既有地铁结构变形和受力影响分析 45
2.9.1 新建隧道施工步序对既有地铁结构变形影响分析 45
2.9.2 新建隧道施工步序对既有地铁结构受力影响分析 49
2.10 本章小结 51
第3章 新建隧道下穿既有线地层沉降计算方法 52
3.1 概述 52
3.2 单洞隧道下穿既有线地层沉降计算方法 52
3.2.1 单洞隧道Peck经验理论公式 52
3.2.2 新建单洞地铁隧道近距离下穿既有线地层沉降计算公式 54
3.2.3 工程实例分析 56
3.3 双洞隧道下穿既有线地层沉降计算方法 59
3.3.1 双洞隧道地层沉降计算 59
3.3.2 新建双洞地铁隧道近距离下穿既有线地层沉降计算公式 62
3.3.3 工程实例分析 72
3.4 本章小结 77
第4章 暗挖隧道下穿既有线路沉降控制标准研究 78
4.1 概述 78
4.2 新建地铁隧道下穿既有线路判断准则 78
4.3 基于不同因素下穿既有线路沉降控制基准研究 79
4.3.1 基于既有隧道结构优选弯矩沉降研究 80
4.3.2 基于既有隧道结构曲率半径沉降研究 89
4.3.3 基于既有隧道结构容许应力沉降研究 90
4.3.4 基于既有隧道轨道结构变形沉降研究 91
4.3.5 基于既有隧道结构容许切应变沉降研究 93
4.4 基于数值分析的既有隧道沉降标准确定 95
4.4.1 结构受力安全性评价 95
4.4.2 基于结构受力特征的沉降标准确定 96
4.5 新建黄土地铁隧道近距离下穿既有地铁线路预警 99
4.6 本章小结 99
第5章 盾构下穿既有隧道理论分析 101
5.1 概述 101
5.2 依托工程概况 101
5.2.1 工程简介 101
5.2.2 工程地质 104
5.2.3 水文地质 106
5.3 构建三维计算模型 106
5.3.1 模型建立及边界条件 106
5.3.2 本构模型选取及计算假设 107
5.3.3 材料参数 108
5.3.4 初始应力场的建立 110
5.3.5 盾构施工过程的模拟 112
5.4 设计模拟工况 116
5.4.1 试验方法的确定 116
5.4.2 影响因素及水平 117
5.4.3 工况设计 117
5.4.4 正交试验结果分析 119
5.5 施工参数对既有地铁隧道变形的影响分析 121
5.5.1 土仓压力的影响 121
5.5.2 注浆压力的影响 126
5.5.3 注浆厚度的影响 128
5.6 各因素对既有地铁隧道变形的敏感性分析 132
5.6.1 正交试验各工况数值模拟结果 132
5.6.2 极差分析 134
5.7 本章小结 137
第6章 盾构下穿既有地铁隧道施工参数 139
6.1 概述 139
6.2 基于理论计算的盾构掘进参数优化分析 139
6.2.1 土压力控制 140
6.2.2 顶推力控制 145
6.2.3 刀盘扭矩控制 150
6.2.4 掘进速度控制 152
6.2.5 出土量控制 153
6.2.6 盾尾注浆控制 153
6.3 基于数值模拟的盾构掘进参数优化分析 156
6.3.1 土仓压力参数优化 156
6.3.2 注浆压力参数优化 157
6.3.3 注浆范围参数优化 157
6.4 本章小结 158
第7章 渣土改良技术 159
7.1 概述 159
7.2 评价标准 159
7.3 试验方案 160
7.3.1 试验目的及内容 160
7.3.2 试验工况设计 162
7.4 渣土改良试验数据分析 162
7.4.1 钠基膨润土泥浆黏度试验结果分析 162
7.4.2 改良砂土坍落度试验结果分析 163
7.4.3 改良砂土渗透性试验结果分析 165
7.4.4 改良砂土直剪试验结果分析 166
7.5 渣土改良现场效果评价及进一步优化 168
7.6 本章小结 170
第8章 盾构下穿既有地铁隧道力学行为实测 171
8.1 概述 171
8.2 既有地铁隧道变形和受力现场监测方案 171
8.2.1 既有地铁隧道变形监测方案 171
8.2.2 既有地铁隧道受力监测方案 174
8.3 既有地铁隧道变形监测结果及分析 177
8.3.1 既有地铁隧道道床变形分析 177
8.3.2 既有地铁隧道边墙变形分析 179
8.3.3 盾构不同掘进位置时既有隧道竖向位移分析 180
8.3.4 既有隧道单测点沉降时程分析 183
8.4 既有地铁隧道受力监测结果分析 184
8.5 既有地铁隧道力学行为数值分析 187
8.5.1 数值模拟与现场监测结果对比分析 187
8.5.2 变形规律分析 191
8.5.3 受力特性分析 194
8.6 本章小结 210
第9章 暗挖通道上跨既有地铁隧道理论分析 212
9.1 概述 212
9.2 依托工程概况 212
9.2.1 工程简介 212
9.2.2 工程地质与水文地质情况 214
9.2.3 周边建筑物情况 217
9.2.4 地下管线情况 217
9.3 有限元模型的建立 218
9.3.1 模型概况 218
9.3.2 模型计算假定及本构关系 219
9.3.3 有限元单元的选取 219
9.3.4 模型计算边界 220
9.3.5 模型计算参数 220
9.3.6 监测断面布置方案 221
9.3.7 各种模拟工况 222
9.4 不同方案实施对既有地铁结构变形规律的计算分析 224
9.4.1 既有地铁结构竖向变形规律计算分析 224
9.4.2 既有地铁结构水平变形规律计算分析 227
9.5 不同预加固措施下既有地铁隧道受力规律计算分析 230
9.5.1 夹层土体注浆时暗挖通道上跨施工对既有地铁的受力状态影响 231
9.5.2 夹层土体不注浆时暗挖通道上跨施工对既有地铁的受力状态影响 231
9.6 本章小结 232
第10章 暗挖通道上跨既有地铁隧道力学特征实测 233
10.1 概述 233
10.2 监测项目及监测要求 233
10.3 监测方法与测点布置 234
10.3.1 监测方法 234
10.3.2 所用测试元件及其工作原理 237
10.3.3 测点布置及其注意事项 238
10.4 现场测试结果及分析 240
10.4.1 既有地铁隧道初期支护与二次衬砌间接触压力测试结果及分析 240
10.4.2 既有地铁隧道二次衬砌混凝土应力测试结果及分析 242
10.4.3 新建上跨通道施工引起地表沉降测试结果及分析 244
10.4.4 既有地铁隧道变形测试结果及分析 245
10.5 本章小结 247
参考文献 249