硬粘土密实砂高密砂和硬质粘土。

本文不仅使用有限元分析地面沉降，也使用半理论半经验和解析模型进行预测。

结果表明该模型对给定流失值的短期地面沉降预测效果较好。

半理论和解析模型得到结果与模型得到的结果致。

将预测结果和实际测量值进行对比分析，得到在掘进过程中，灌浆应在管片支护安装到位后尽快进行。

刀盘压力应严密监控并及时调整适应不同地质。

地面沉降预测有限元模型解析方法半理论方法土压平衡盾构机地铁介绍随着对基础设施需要的增长，人们对在市区中通过浅埋暗挖修建隧道产生了浓厚兴趣。

些地表和次地表岩土结构的变形使地下工程十分脆弱，这些变形应根据可接受级别得到限制和控制。

不论什么掘进方式，短期和长期的地表和次地表层变形都应得到预测，在开挖前要对现有的可能受到破坏的结构采取加固措施。

隧道建设成本大量增加主要由于其引起的地面沉降超过了允许值。

反应地层沉降的基本参数有地质条件技术环境参数和隧道掘进或构造方法。

应该以勘探方式进行详细地质调查，弄清地层的物理和机械性质地下水分布地层的变形特征，特别是岩层的刚度。

技术参数包括隧道深度几何形状隧道直径单线还是双线隧道和邻近建筑物情况。

施工方法应该是安全经济的，其选择应考虑地质条件技术条件，同时也要考虑将地层移动控制在可接受的范围内。

掘进方式刀盘面压力推进速度支护系统刚性掘进后处理和土体处理改善在掘进过程中对岩土结构的沉降有很大影响。

隧道上方土体移动地面沉降的主要原因是在挖掘后土体收敛靠近隧道，由于掘进改变了原来土体的压力平衡状态，导致压力重新分布。

土体流失和土体体积流失都认为是土体收敛。

地表沉降体积般假设等于隧道内挖走的土体量。

土体流失可分为围绕隧道外围径向流失和在掘进面的中心轴面流失。

现在实际的径向和轴向体积流失率还不能被完全解释和泛化。

但是，能做到的是通过调整刀盘面压力，消除和减少在全断面机械掘进中的掘进面土体损失，如在压力仓加入膨润土与水的混合泥浆或发泡处理的填充物，使其达到平衡等。

在相同的施工条件下，颗粒土的土体损失般大于粘性土。

隧道两侧的沉降槽宽度在粘性土案例中较宽，这说明对于相同量的土体流失，粘性土的沉降最大值较小。

基于时变的土体行为和地下水的存在可辨别短期和长期沉降。

假设土体为不排水，短期沉降发生在挖掘后的几天最多几周内。

长期沉降主要原因是蠕变，在地下水排出和土内孔隙水压消失后，土体才压力重分布和固结，这个过程也许要经历几个月或几年时间才能达到稳定。

在干土条件下，认为长期沉降很有限。

对于机械隧道掘进主要有三种沉降预测方法数值分析，如有限元方法解析方法和半理论半经验方法。

其中，数值分析是最可靠的。

但是对于个有经验的岩土工程师来说，在掘进项目设计阶段，所有方法分析的结果要认真对待。

在这项研究中，这三个方法都将被使用来预测研究区域的短期最大地表沉降，这个研究区域在长的地铁从站到站方向到区间的双线掘进隧道的正上方地面。

有限元建模程序用于数字建模这个方法由和提出用作解析解。

些不同的半理论模型也用作预测。

结果与实际测量值进行比较，并得到验证。

项目站点和施工方式概况地铁的期工程开始于年，建成向公众开放。

该线路直被延长，同时修建了其他多条新线，其中之就是总长的到站的双线隧道。

该线掘进施工始于年月。

现在大约完成了隧道挖掘。

隧道施工区域上方人口稠密，古建筑多，有工业区而且交通量大。

该先的线路和车站如图所示。

图隧道掘进使用四台土压平衡盾构机。

研究区域的隧道右线使用土压平衡盾构机，左线使用土压平衡盾构机。

左隧道掘进面在右隧道后。

相关机械技术参数如表所示。

表土压平衡盾构机的参数掘进直径盾壳外径前部盾体盾构机长度总重量刀盘转速组驱动功率钻土类型混合地层混合地层钻头功率最大扭矩最大推力开挖掉的土体使用钻孔机螺旋传送机穿过机器运送到传送带，然后将土体装入出土车运送到竖井。

考虑到开挖后土体承受的水压和稳定性问题，压力舱轴向压力为，将水泡沫膨润土和碎石混合通过洞口进入压力舱。

压力舱压力应通过在压力舱和螺旋传送机内的压力传感器得到实时监控。

管片环宽，厚，使用翼型真空拼装机组装。

每环由个标准片和个封顶片组成。

在管片环安装完成后掘进从新开始，在管片环外与隧道开挖面内之间的空隙通过在盾尾的注浆管以的压力注浆。

这种构建方法可保证最小的地表沉降。

研究区域为双线施工的从站到站方向到区间。

其中存在中新世的构造岩层。

使用实验室试验和现场试验的方式确定隧道经过区域的地质结构特性。

地层名称厚度和性质如表所示。

填土层厚，由砂粘土沙砾和碎石组成。

硬粘土层厚，灰绿颜色，由沙砾和砂组成。

密砂层厚，上层褐色下层绿黄色，由粘土淤沙和云母石组成。

致密砂层厚，绿黄色，云母石组成。

隧道底部是暗绿色硬质粘土。

地下水位在处。

隧道轴心在地下处，接近于致密砂与硬质粘土连接层。

在里程的到区间内其深度不。

表研究区域的地质条件构成厚度渗透率素填土硬粘土密砂致密砂陶土底层基于有限元模型地面表沉平均图沉降参数和记号图左隧道施工引起的有隧道地面监测点处的位移如果该建造方式应用于现场，长期固结沉降将很小，因为盾尾空隙在掘进后很快被注浆填满。

上述提到的预测结果和观察得到的最大地面沉降如表总结。

表五短期最大地表沉降预测与观测值总结预测模型最大地表沉降有限元模型左隧道体积流失体积流失有限元模型右隧道体积流失体积流失，右隧道，左隧道实测右隧道平均，最大实测左隧道平均，最大将和提出的方法和提出的方法相结合仅仅能预测单隧道最大短期地面沉降。

有限元软件和模型能预测双线隧道的变形。

模型生成了比观测值更大的最大地表沉降。

这是因为模型的数据库包括了双盾构隧道和新奥法施工的隧道，后者相对于前者有更高的地表沉降。

和的估计值接近实际测量值。

如果体积流失参数假设正确，有限元模拟得到了最接近现实的结果，但是该参数通常难以预测。

该模型提供了开挖衬砌安装灌浆和掌子面等实际掘进行为来预测地面和次表层土体沉降。

由于使用土压平衡盾构机，体积流失参数通常认为小于，本文取值为。

目前，对双隧道掘进引起的岩土变形行为仍然困难。

关于这个问题最著名的研究是进行的。

但是，的半理论方法任然需要扩大数据库来改进本文使用的模型。

结论本文应用了三种地面沉降预测方法研究了和ı站之间的机械化双线施工的地铁。

隧道直径，两隧道中心轴间距，使用土压平衡盾构机施工。

施工区域的地质构造为软土质。

沉降预测是通过模拟半理论半经验和解析方法实现的。

对隧道开挖后的测量结果与模拟结果相比较，结果表明模型预测对给定体积流失值的短时间地面沉降效果很好。

些半理论和解析方法与模型预测结果比较接近，但是些方法得到的沉降量大于实测量。

模型预测的在右线的最大地面沉降量为的体积损失，实际测量值为。

对于左线晚于右线开工，预测的是，实际测量值为。

预测有限元分析软件是针对土和岩石的地面沉降预测软件。

首先，开挖右隧道，然后左隧道在右隧道开挖后开始挖掘。

假设由左隧道开挖引起的岩土变化在右隧道开挖时达到稳定。

使用个压力点的三角形元素组成的有限元网格如图所示。

该模型由个单元和个节点组成，使用本构模型。

图有限元模型模型开挖采用分步方式。

土体挖掘和隧道衬砌构建在模拟的不同阶段实现。

第阶段，在盾构机前方土体被挖掘，然后模拟挖掘机刀盘对掌子面施加压力，以防止掌子面坍塌。

在该阶段盾构机使用壳单元进行模拟。

第二阶段，使用预制混凝土管片对隧道进行支护，其拼装在盾构机内完成。

在吊装管片时盾构机不动。

完成管片安装后，盾构机继续掘进，直到掘进长度可安装下环管片时停止并安装管片。

隧道衬砌使用体积单元进行模拟。

在第二阶段内，衬砌单元是活动的，盾构机壳单元是固定的。

当使用有限元模型时，通常假设体积流失先于挖掘。

这里，设定了由于在挖掘后土体向隧道收敛的体积流失量率分别为，，和。

图和图显示了两隧道开挖后的总位移和竖向位移。

右隧道构建完成后竖向土体沉降轮廓线如图所示，该曲线与曲线形状相同。

两隧道施工完成后的竖向土体沉降轮廓线如图所示。

图显示了总位移向量。

最大土体变形在不同的体积流失率时的地面沉降量如图所示。

图左隧道施工后总体沉降图左隧道施工后竖直沉降图右隧道施工后地面沉降量图两隧道施工后地表沉降量图总地表位移向量表三盾构法施工引起的最大地面沉降体积流失右隧道左隧道基于半理论和解析模型的