隧道盾构引起邻近建筑物及桩基变形分析

第一篇：隧道盾构引起邻近建筑物及桩基变形分析

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摘 要:以天津地铁 2 号线隧道盾构施工为背景，取沿盾构轴线右侧一 6 层框架居民楼为研究对象，基于 ABAQUS 软件，建立了隧道和邻近建筑物及其桩基的计算模型，分析盾构施工对邻近建筑物及其桩基础变形的影响。结果表明，隧道盾构施工导致地表沉降，引起框架结构及其桩基变形，框架整体向隧道盾构一侧倾斜。其中框架梁靠近中柱一端沉降较大，而框架中柱及其桩基也较两侧边柱及其桩基的沉降大。同时表明，盾构施工对邻近建筑物及地下桩基变形产生的影响是整体相关的，在隧道盾构施工时应引起相关设计与施工部门的注意。

关键词：隧道盾构；邻近建筑物；桩基础；数值分析；变形

隧道盾构施工已成为城市修建地铁的必要手段，然而，在有限的城市空间中，隧道往往不可避免地会与已有的建筑物相邻近，它们之间有着复杂的相互作用关系。盾构施工不可避免地会对周围地层产生扰动，使周围孔隙水压变化、地层原始应力重新分布、原有的土体平衡状态遭到破坏，这导致地表发生沉降变形，引起地上或地下邻近建筑物、构筑物的开裂、甚至破坏等问题[1]。

从目前相关资料来看，盾构施工研究多侧重于对地面沉降量及影响范围的预测[2-4]，或盾构对地下构筑物或管线的影响[5-10]，而盾构对沿线上部建筑及其下部结构整体影响研究及盾构对建筑物整体(包括土、基础和地上结构)引起的结构变形规律研究较少。

本文以天津地铁 2 号线某区间段隧道盾构施工为背景，利用 ABAQUS 软件建模，进行数值计算，分析隧道盾构施工引起的邻近建筑物及地下桩基的变形规律，为研究盾构施工引起邻近建筑物及地下桩基整体变形提供了参考。

1工程概况

所采用隧道盾构区间段沿盾构轴线一侧下穿市区 6~8 层建筑物，结构形式以框架结构为主。

该区段隧道盾构中心距地表 16 m，盾构直径为6.2 m，盾构管片设计采用净空Φ5 500 mm，管片厚度 350 mm，环宽 1.2 m。

建筑物位于隧道右侧，为 6 层框架结构居民楼，层高为 3.3 m，开间宽 6 m，梁截面尺寸为 600 mm×300 mm，柱截面尺寸为 500 mm×500 mm，地下为桩基础，桩径为 500 mm，桩长 13 m。桩基离隧道右边缘最近距离为 4 m，最远距离为 20 m(图 1，轴线从左至右为 A—D 轴)。

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2隧道盾构引起地表沉降 2.1地表沉降现场监测点布置

由于隧道盾构区间较长，取盾构轴线上三个盾构横截面(R210、R211、R212)的地表沉降监测值作统计分析。R212 断面涉及建筑物，其余纵向监测每隔两环布置一点。横向断面监测以轴线为中心，左右对称布置，每隔 10 m 布置一点，每侧布置 3 个测点，具体隧道监测点布置见图 2。

2.2实测结果分析

关于隧道盾构开挖引起的地表沉降，一般常用Peck 公式[11]经验法估算。该法主要是 使命：加速中国职业化进程

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根据隧道盾构开挖后地表沉降槽的形状用一定的曲线表示。图 3为实测各断面的地表沉降曲线，可以看出隧道盾构施工产生的地表沉降横向分布呈近似正态分布曲线，隧道轴线部位沉降最大，建筑物也在沉降影响较大范围内，这与经验法结果一致。ABAQUS有限元数值模拟 3.1模型建立

隧道沿纵向可以看作无限长，分析时作平面应变问题处理，模型简化为二维模型。其中土体、衬砌、桩基础采用平面壳单元模拟，框架采用梁单元模拟。隧道的衬砌、地表建筑和桩基础都是钢筋混凝土材料。其中隧道衬砌及桩基础与周围土体均设有摩擦接触。本文建模时采用在衬砌施工前，将开挖区单元的模量降低，依次来模拟应力释放效应。计算区域各层土体及混凝土的参数见表

1、表 2。

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3.2盾构开挖模拟

采用 ABAQUS 中单元生死操作模拟盾构土体开挖，利用模量衰减方法来模拟应力的部分释放现象。在平衡地应力后，加入以下几个分析步：reduce分析步，在此步中开挖区模量衰减 40%；add 分析步，此步中激活衬砌单元；remove 分析步，此步中移除隧道开挖单元。此外，还需定义场变量 FieldVariable 相关的弹性模量参数。模型网格划分采用手动划分方式，划分结果见图

4、图 5。

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4计算结果分析 4.1地表沉降

由图 6 所示地表沉降计算曲线可见，地表在建筑物中柱附近产生了最大沉降，最大沉降值为 20 mm。这说明建筑物的存在对地表沉降有一定影响。隧道盾构引起的地表沉降趋势仍然符合 Peck 公式所计算结果，曲线在地表横向分布呈近似正态分布曲线，以建筑物中线为轴对称分布。远离盾构开挖，地表沉降值越小，且与前述实测 R212 横断面的地表沉降值一致。这一结果表明，根据本文所取的模型及参数的数值模拟结果与实测数据及经验公式计算值有很好的一致性。

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4.2建筑物变形

图

7、图 8 分别为左、右侧各层梁的竖直位移曲线。可见，左侧梁的竖直位移从左至右逐渐增加，而右侧梁的竖直位移从左至右逐渐减少。两侧梁的竖直沉降曲线近似对称于框架中线，这与隧道盾构引起的地表沉降曲线基本一致。可见框架中柱的沉降大于两侧边柱的沉降，框架的沉降趋势与地表的沉降趋势也基本一致。框架梁的沉降值由下至上逐渐递增，最大沉降值达 22 mm。

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图 9—图 11 分别为 A—D 轴各层柱的水平位移曲线，结合图 1 可得知，从 A 柱到 D 柱越来越远离隧道中心。

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a.A 轴柱的水平位移最大为 19.23 mm，B 轴柱为 18.05 mm，D 轴柱为 17.60 mm，可见框架柱的水平位移与距盾构距离相关，距离盾构开挖中心轴线越远，水平位移越小。

b.首层 A 柱的水平位移从下至上递减，而首层D 柱的水平位移从下至上递增，其余柱的水平位移沿柱身从下至上均呈递增趋势，且位移均朝向盾构一侧，框架整体向盾构开挖一侧倾斜。分析认为这是由于盾构施工使隧道周边的地层压力(即地表建筑左侧)损失，从而引起地表建筑左侧的压力减小，使其产生逆时针方向的倾斜。

c.各轴柱的水平位移由下至上递增，可见盾构开挖时，框架顶层的变形增大明显，因而在盾构施工时，对建筑顶层需进行严格的监控。4.3地下桩基础变形

图 12 为地下桩基的水平位移曲线，图 13 为桩基础变形云图。分析可见，地下桩基的水平位移与框架柱类似，远离盾构开挖中心线的桩基水平位移越小，且桩基的水平位移沿埋深呈递增趋势，但 A轴桩与 C 轴桩在埋深 10 m 后水平位移下降。从桩基变形云图可看出地层损失使得邻近桩基中靠近隧道的一端压力减小，从而产生向左的水平位移。经计算A 桩的最大竖直位移为 18.79 mm，B 桩为 21.17 mm，C 桩为 21.31 mm，D 桩为 19.63 mm，可见中部桩基的沉降大于两边的桩基，这与盾构开挖引起的地层沉降变形一致。因此，在隧道盾构施工过程中需对建筑物中柱及中部桩基进行严格的监测，以避免建筑物及其桩基发生过度沉降。

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5结语

a.隧道盾构开挖引起的地表沉降经数值模拟计算，其计算结果与实测值及 Peck 经验公式计算预测的地表沉降曲线趋势一致，均为正态分布曲线，且在建筑物的中部地表沉降值最大。

b.地表建筑物的框架梁的变形趋势与地表沉降一致，左右侧梁靠近中柱一端的竖直位移最大，距隧道中心线越远，梁的竖直位移越小，且上层梁比下层梁竖直位移大。

c.整体来看地表框架柱的变形，中柱的沉降大于边柱，柱水平位移距隧道中心线越近，变形越大，且水平位移均朝向盾构一侧，使建筑产生向隧道一侧的倾斜；上层框架柱的水平位移大于下层，框架建筑物上层变形较大。

d.远离隧道盾构中心线的建筑桩基水平位移越小，且水平位移沿埋深呈递增趋势。桩基产生向隧道一侧的水平位移。中部桩基的沉降大于两边的桩基，与盾构开挖引起的地表 使命：加速中国职业化进程

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及框架柱沉降变形基本一致。

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第二篇：上海地铁盾构隧道纵向变形分析

上海地铁盾构隧道纵向变形分析

【摘 要】隧道若发生纵向变形将严重影响到隧道结构的安全。分析探讨了纵向变形的发生、变化情况以及隧道结构和防水体系所允许的纵向变形控制值。结合工程实践,对隧道发生的典型沉降曲线规律进行了深入的分析,其结论对有效控制隧道纵向变形具有指导意义。【关键词】隧道;通缝拼装;纵向变形;环缝;错台;防水;失效

至2020年,上海将建成轨道交通运营线路达到20条、线路长度超过870 km以及540余座车站的网络规模。这其中,以盾构隧道结构为主的地下线路几乎占到一半。控制隧道纵向变形是确保隧道结构安全的重要因素之一。在研究隧道纵向变形时,我们首先要关注这种变形是以何种方式发生、又是如何发展变化以及隧道变形控制值是多少等问题,本文对这些问题进行了分析探讨。

1、盾构隧道结构和构造设计

盾构法隧道是由预制管片通过压紧装配连接而成的。与采用其它施工方法建成的隧道相比,盾构隧道明显的特点就是存在大量的接缝。1 km长的单圆地铁盾构隧道需要五~六千块管片拼装而成,接缝总长度约是隧道长度的20余倍。因此,盾构隧道的多缝特点已成为隧道发生渗漏水最直接或潜在的因素之一(见图1)。在盾构拼装结构中,接缝有通缝和错缝之分,现以单圆通缝盾构隧道为例进行隧道纵向变形分析。1.1 盾构隧道结构与构造设计 1.1.1 管片厚度、分块及宽度

单圆通缝隧道管片厚度350mm,管片为C55高强混凝土,抗渗等级为1 MPa。一环隧道由6块管片拼装而成(一块封顶块F、两块邻接块L、两块标准块B和一块拱底块D),圆心角分别对应16°、4×65°和84°(见图2a)。封顶块拼装方便,在拱底块上布置了两条对称的三角形纵肋。整个道床位于拱底块内,底部没有纵缝,对底部环缝渗漏水有一定程度的抑制作用,可大大降低处理底部渗漏水的难度。

1.1.2 纵缝和环缝构造

在管片环面中部设有较大的凸榫以承受施工过程中千斤顶的顶力,可有效防止环面压损,既利于装配施工,又易于整个环面凹凸榫槽的平整密贴,提高管片外周平整度;并可提高环间的抗剪能力,控制环与环之间的剪动,同时也可减少对盾尾密封装置的磨损。靠近外弧面处设弹性密封垫槽,内弧面处设嵌缝槽。环与环之间以17根M30的纵向螺栓相连,在管片端肋纵缝内设较小的凹凸榫槽,环向管片块与块之间以2根M30的环向螺栓压密相连,能有效减少纵缝张开及结构变形,环、纵向螺栓均采用热浸锌或其它防腐蚀处理。

这种构造设计使得隧道在拼装完成后形成具有一定刚度的柔性结构,环向面之间以及纵向面之间可以达到平整密贴装配,既能适应一定的纵向变形能力,又能将隧道纵向变形控制在满足列车运行及防水要求的范围内;同时,满足结构受力、防水及耐久性要求。

错缝拼装与通缝拼装略有不同,其拼装方式是隔环相同,拱底块不设三角肋,在道床底部有一条纵缝, 6块管片所对应圆心角分别为20°、2×68.75°、3×67.5°(见图2b)。不论是通缝还是错缝拼装,隧道总体上呈“环刚纵柔”的特点。

1.2 装配隧道对纵向变形的适应性分析

错台是指两环隧道之间发生的径向相对位移,隧道纵向变形的适应性是指在保障隧道结构安全前提下各组成构件所允许的最大环间错台量。从以下几方面分析各自对环间错台量的适应情况。1.2.1 环面构造对错台量的适应性

如图3a示,在管片环面中部设了较大的凹凸榫槽。因环面装配部位的凹槽比凸榫稍大,存在约8mm的极限装配余量,可允许凸榫在凹槽内沿着径向作微量移动或滑动。这种环面间的相对移动表现在隧道壁上就是错台现象(见图3)。无论环面凹凸榫槽的初始装配关系如何,当环间错台达到4~8mm时,凸榫的顶部边缘将与凹槽的底部边缘相接触,若继续发生错台,凹凸榫槽将发生剪切。应当说环面上设置的凹凸榫槽对提高环间的抗剪切能力是有益的。从环面构造可知,当环间错台量超过4~8mm时,环面缝隙将按线性张开。所以, 4~8 mm错台量应是环面装配和错台的控制值。1.2.2 密封垫对错台量的适应性

在环面上靠近外壁约30 mm处设有密封垫(现多为三元乙丙橡胶材料),按照设计构想,理想装配条件下密封垫径向宽度的重叠达23 mm,并可抵御环面间张开4~6 mm而不会发生渗漏水。通过对密封垫试验和数值计算分析发现,当环面之间发生错台时,密封垫表现出复杂的形状,不同部位呈拉压剪等十分复杂的受力状态。从理论上讲,当环间错台量为4~8 mm(甚至更大一些)时两块压紧状态的密封垫是不会产生渗漏水的。由于环面上的密封垫不是完整的(分别粘贴在12块不同管片上),装配后单侧整环密封垫长达19.415 m,且存在许多棱角组合,加之防水材料质量及施工技术条件等制约因素,多数渗漏水发生在错台量<8 mm(甚至更小)的情况下(见图4)。

1.2.3 螺栓孔和螺栓对错台量的适应性

为便于管片拼装紧固,一般螺栓孔设计的要比螺栓稍大,螺栓孔径为35mm,螺栓直径为30 mm,在管片拼装或产生错台时可允许螺栓适当调整。当环间错台量较小时,螺栓会随管片发生移动,螺栓拉伸量相当有限。不论螺栓与螺栓孔的初始装配关系如何,在错台量达到6~12 mm后,螺栓孔与螺栓的对应位置关系都趋于极限,螺栓将发生拉弯,同时对手孔部位的混凝土产生压剪作用。因手孔部位增强了配筋,螺栓会在手孔部位的混凝土压坏之前先于拉坏。

通过以上分析可知,隧道环面构造、防水体系及螺栓等在隧道发生变形过程中所起的作用不尽相同,对错台量的适应性也并不完全一样。但将它们装配成一条完整的隧道后就必须要求管片间的变形要协调,即只有当错台量同时满足结构抗剪、螺栓受拉及防水有效等要求时,隧道安全才有保障。受管片制作、拼装施工、密封垫质量等因素的影响,通常在隧道投入运营之初,环缝、十字缝或管片接缝处就已发生了渗漏水,隧道在施工过程中已经用掉了大部分结构变形和防水预留量,而留给运营期间允许发生的变形余量非常少。因此,综合多方面因素,将环面间的错台量控制在4~8mm即可保障隧道的安全。

2、隧道纵向变形分析

在隧道防水设计中,一般取纵缝和环缝张开量来确定密封垫的性能,弹性密封垫在隧道张开量达到4~6 mm时还具有防水能力。但隧道纵向变形究竟是以隧道顶底部刚性张开方式还是以环面错台方式进行的?或是两者兼之?下面分别对两种情形进行讨论分析。

2.1 假定隧道纵向变形是以刚体转动的方式进行的

将单环隧道假定为一个理想的刚体,允许环与环之间发生小角度θ的刚体转动,隧道顶(底)部张开量Δ,形成隧道纵向沉降变形(见图5)。当隧道发生沉降时,隧道顶部压紧,底部张开(或闭合)量Δ;反之,隧道顶部张开Δ,底部压紧。根据刚体转动几何条件,隧道环宽w、直径D、环间张开(或闭合)量Δ及隧道纵向沉降曲线半径R之间有如下几何关系:

当取环宽为1.0 m、隧道外径为6.2 m,隧道纵向沉降(或隆起)与环缝张开关系见表1。若依此计算,当环缝张开量为6 mm时,隧道防水已经失效。但在隧道实际变形中,如此小沉降半径(甚至更小)是存在的,但防水体系并没有发生失效现象。这说明将隧道纵向变形视作整环隧道刚体转动的假定与隧道实际发生的纵向变形有着较大出入。在已建隧道中,隧道长度与直径之比L/D>150,隧道纵向端点与车站锚固联结,车站刚度较大,而且隧道与周围土层之间存在一定的抗剪力,对隧道沿纵向移动有较大约束,加之管片之间螺栓紧固作用等,对隧道整环发生刚体转动或沿纵向产生较大的水平位移(缝隙)起到极大约束作用。一般情况下,沿隧道纵向难以产生较大的环间缝隙或刚体转动。

2.2 假定隧道纵向变形是以环间错台方式进行的

从上述分析得知,隧道环与环之间可以发生小量级的错台而不破坏隧道的安全性,假定隧道纵向变形曲线视作是由环与环之间发生不同错台而形成的,现分析沉降曲线为等圆的错台情况。将最下部的一环定为第1环,称之为基准点,第1环隧道底部与沉降曲线最低点之间沉降差定义为初始错台变形δ1,第2环与第1环之间的错台变形量δ2,第i环隧道与i-1环之间的错台变形量δi。根据图6a示,第一环的初始错台量为δ1,则有:

根据表2和图6分析可知:①沉降曲线半径越大,沉降影响范围越大,环间错台发展速度越缓慢;反之,沉降曲线半径越小,沉降影响范围越小,环间错台发展就越快(即错台很快就超出安全控制值)。②沉降曲线半径越大,沉降范围内的累积沉降量越大。由式(3)可以看出,即使环间的错台量是一个较小的数据,但在一个较大范围的隧道累计变形量来说仍然很可观。③即使在等半径沉降曲线上,不同距离的环间错台量是不同的。由式(2)可知,距离基准点越远,环与环之间的错台变形量就越大。

隧道安全取决于隧道结构和防水体系的安全,通过对隧道的长期现场监护监测发现,隧道结构沉降变形和防水之间又是相互影响和相互促进的,隧道渗漏水会引起隧道变形加大,隧道变形加大又会加剧隧道渗漏水,形成恶性循环。

在隧道发生渗漏水的许多部位,沉降曲线半径超过15 000m,满足隧道纵缝张开的设计要求;在发生较大沉降变形区段,沉降曲线半径远小于15 000m,隧道没有发生渗漏水,也未发现隧道顶底部的转动张开;在几处发生过险情的隧道区间,隧道沉降半径远小于500 m,发生漏水的整环隧道多位于沉降曲线的直线段,个别环间错台量达数厘米,在隧道内壁上表现为明显错台形式。理论分析和隧道发生渗漏水的实际情况都证明了隧道纵向变形方式是以环间错台方式进行的,将隧道纵向沉降曲线视作是由一系列环间错台构成的这一假定是合理的。

2.3 隧道纵向变形过程分析 在隧道发生沉降(隆起)后,隧道总长度增加,沉降变化越多,变化量越大,隧道总长度增加量就越大。当错台量较小时,隧道纵向增加量较小,可用下式来表达:

当错台量超过4~8 mm时,隧道纵向长度计算还应考虑纵向环面缝隙的增加量w0。下面根据不同程度的错台量对隧道结构安全和防水影响进行分析:(1)当环间错台量为1~4 mm时,这个量级的错台可以通过隧道环面构造设计本身加以调整,但会对密封垫产生一定的拉压作用。从几何意义上讲,变形前密封垫径向重叠厚度至少可达约23 mm,发生错台后密封垫仍可保持约19 mm的重叠厚度。根据式(4)计算,若错台为1 mm,单环隧道增加长度0.005 mm;若环间错台4 mm,单环隧道增加长度0.008 mm。这个量级的小错台量引起隧道纵向长度的增加非常小,环间缝隙宽度不增加。

随着环间错台量的增大,密封垫不同部位表现为十分复杂的拉压剪等受力状态,密封垫一般不会发生渗漏水现象,但环面间的防水能力在一定程度上被大大削弱,隧道发生渗漏水的概率大为增加。纵向连接螺栓或将进一步发挥抗拉作用,对手孔部位的混凝土施加低水平的压剪作用。

(2)当环间错台量达4~8 mm时,即在前一阶段变形基础上继续发生错台4 mm(见图3b)。不论环面凹凸榫槽最初装配位置如何,此刻凹凸榫槽处在极端配合状态,凸榫顶边缘与凹槽底边缘相接触,凹凸榫槽直接发生剪切,螺栓也处在进一步拉紧状态,密封垫的变形和受力状态也随错台量的加大而加剧,但密封垫径向重叠厚度仍可达15 mm。根据式(4)计算,若错台达到4~8 mm,单环隧道长度增加将达0.032 mm。这个级别的错台引起隧道总长度的增加量依然很小,环间缝隙宽度不增加,但密封垫之间、密封垫与管片之间都可能会直接发生渗漏水现象,环间防水能力被极大削弱,隧道发生渗漏水的几率成倍增加,必须引起警惕,采取措施控制错台的进一步发展。

(3)当环间错台量达8~13 mm时(见图3c),环面凹凸榫槽已发生直接剪切,凹凸榫槽局部会出现裂缝,而导致防水失效,这个错台量会引起环面凹凸榫槽出现“艰难爬坡”现象,环间缝隙呈线性扩大,螺栓被拉流。尽管密封垫径向重叠厚度仍有10~15 mm,但因管片局部发生破坏、环面间缝隙超过防水标准而失去防水作用。根据式(4)计算,若环间错台量达到13mm,隧道长度增加迅速,单环隧道增加量也达13.083mm,环缝张开量将迅速增加超过6 mm,环间防水体系基本失效,将会有大量水土流入隧道,环缝漏水严重。图7是整环隧道发生竖向错台示意图,当环间发生竖向错台时,依附于管片上的密封垫将随同管片一起发生错台。在隧道顶底部位错台最为显著,其它部位并不明显,但此时环面上凹凸榫槽还处在咬合状态,错台将呈直线方式发展。隧道处于此种状态十分危险,若变形继续发展,后果不堪设想。

(4)当环间错台量为13~23 mm时(见图3d),环面间持续剪切导致凹凸榫槽结构进一步破坏,防水体系完全失效,凹凸榫槽还处在咬合状态,错台将呈线性发展直至结构失稳,尤其当隧道下卧土层是砂性土层的状况时风险性更大。

分析表明:①若错台量在几毫米以内,隧道总长度增加量很少,环间缝隙宽度并不增加,隧道结构安全尚处在可控状态,但会大大削弱密封垫的防水效果;②若错台量超过环面凹凸榫槽配合极限之后,环间缝隙按线性发展,管片会发生破损、防水失效等现象,给隧道安全带来灾难性威胁。因此,径向错台的增加不仅会引起隧道环面发生剪切,还将导致隧道纵向水平位移(环面缝隙)的增加。

以上仅是对隧道竖向发生径向错台进行分析,实际上隧道发生纵向变形远比此复杂。隧道在装配完成受力后其环面并不是一个真圆,环面凹凸榫槽的装配关系随之发生变化,这些变形会沿着隧道纵向进行传递,隧道纵向和横向变形在一定范围内相互影响。

3、隧道纵向变形典型曲线及工程实例 3.1 隧道纵向沉降典型曲线

图8是典型纵向沉降曲线,沉降曲线呈对称漏斗型。一半曲线是一条反S沉降曲线,曲线的上部向下弯曲,下部向上弯曲,中间呈直线段变化。可将曲线划分成三段,现逐一分析如下: 第一段为向下弯曲段(沉降加速段)。该段隧道受扰动影响较小,环间错台较小,纵向变形量小,环与环之间的错台迅速变大,环间缝隙基本上没有张开,也不发生渗漏水,此阶段的纵向变形累计量较小。

第二段为直线变形段(沉降均速段)。该阶段隧道受扰动影响较大,该段环与环之间的错台量较大,凹凸榫槽相扣处在剪切状态,错台基本上呈直线型发展,没有明显弯曲,纵向沉降累积量迅速变大,环间缝隙防水失效,有大量水土涌入隧道。

第三段为向上弯曲段(沉降减速段),也是最后一个阶段。该段环与环之间的错台变形由大变小,曲线呈向上弯曲状,此阶段的纵向累计沉降量达到最大。

近年来发生的几起隧道险情大沉降与上述隧道纵向变形曲线非常吻合。3.2 工程实例

(1)图9是上海轨道交通2号线某停车场出入库线下行线隧道泵站发生事故后形成的沉降曲线。因泵站施工引起隧道大量漏水漏砂,隧道发生了较大错台变形,个别环间错台量达到数厘米,最大累计沉降量达26 cm,后经及时抢险才得以控制隧道危情。

(2)4号线大连路区间隧道因结构存在固有缺陷导致隧道漏水漏砂,环间发生了较大错台沉降,纵向累计和差异沉降变形都很大,环间发生错台量达到3~5 mm,累计沉降达9 cm,影响范围超过100m,后经及时发现抢险并最终得到根治。环间过大的错台变形势必会引起隧道结构开裂,导致隧道受损或破坏,防水体系失效,给隧道结构安全带来直接威胁,多处隧道发生的纵向大变形验证了这一变形过程。

4、结语

本文通过对地铁盾构隧道纵向变形进行分析,得到如下结论:(1)地铁盾构隧道纵向变形基本上是以径向错台方式进行的。

(2)径向错台的增加不仅会引起隧道环面发生剪切,同时会引起环缝间隙按线性发展,导致隧道结构损坏、防水失效。必须严格控制各类因素引起的环间错台量。

(3)研究了不同沉降曲线半径的环间错台变化规律,等半径沉降曲线上不同位置的错台量是不同的。结合工程险情研究了典型的隧道沉降曲线。

(4)隧道安全与隧道结构变形和防水密切相关,防水的成败关系到其长久安全,“见水就堵”是十分重要的。这些分析结论进一步加深了对隧道发生沉降方式和变形控制值的认识,对指导地铁盾构隧道安全监控具有重要的意义。

第三篇：浅埋隧道施工引起的地层变形规律分析

浅埋隧道施工引起的地层变形规律分析

摘要 通过对浅埋隧道沉降进行实时量测，并对其理论进行分析整合，找出了一些浅埋隧道施工阶段引起的地层变形规律，由此提出了隧道施工时控制大变形的相应措施，取得良好的施工成果。

关键字 隧道施工 沉降 分层沉降 浅埋暗挖法 沉降槽

1引言

伴随着我国经济的飞速发展，城市化进程建设进程的不断加快，越来越多的人口涌向城市，在给我国经济带来高速发展的同时，也产生了众多的负面效应。人口密度增加，城市规模越来越大，基础设施尽显疲态，尤其是交通的拥堵己成为各大中型城市所共有的“ 重症”。由此也对我国城市的发展产生很大的制约作用。同时，经济与社会的发展对城市集约化程度和提高效率要求越来越高，快速有效的交通设施建设成为一个城市发展的必要条件和提高城市竞争力的重要筹码。而与加强交通等基础设施建设的要求相矛盾的是目前城市市区内可供利用的土地面积越来越少，为解决城市建设与地面空间紧张的矛盾，以促进城市的可持续发展和加强环境保护，寻求地下空间的开发利用成为一条扩大城市容量和功能的有效途径，地下排水、供电、通信、煤气管道越来越多，城市地下交通的建设更是以其特有的各种优势受到人们的青睐。

虽然城市地下交通隧道及地下铁道有着诸多优点，但由于城市环境复杂，建筑物密集，管线密布，因此在施工过程中也不可避免的对周围环境产生影响，比如由于隧道在施工过程中引起的地层的位移，地表沉降，并由此引起隧道开挖影响区域内的建筑物基础的沉降，造成房屋的倾斜、变形等，对开挖区域内的管线(尤其是刚性管线)造成不同程度变形等影响。

在保证城市隧道及地铁等工程施工的顺利实施的同时，也为了保证周围既有建筑设施的安全，作为新奥法施工过程中重要组成部分的施工监测被普遍应用到施工过程当中，而在诸多监测项目当中，地表沉降监测被看作城市隧道监测项目中的重中之重，由于地表沉降为开挖过程中地层下沉最为直接量化的反应，而地层的下沉则直接影响了既有建筑及管线设施的变形甚至破坏。如路面的开裂、下陷；地下原排污、输水等管道等的破裂以至无法正常使用，且渗漏的污水等甚至影响到在建隧道的安全施工，且地表沉降监测有着如下优点：

一、监测简单方便且能及时实施；

二、测点布设简单且易于保护；

三、测量数据直观且可用作施工安全的预判；

四、监测不受施工等因素的干扰等。

因此在施工监测中地表沉降监测非常重要。然而目前，在有关监测规程中，对于地表沉降监测项目的规定仍然存在许多问题。

1、地表沉降监测断面的选择及断面的间距规定不明确，目前通用的是监测断面间距根据隧道埋深确定在某个范围内进行选择；

2、监测的频率采用同一频率，在间距的选择及监测频率当中，未考虑施工方法及地层的特性；

3、就隧道洞径对地表沉降的影响范围考虑较为模糊。由于在相同条件下，地表的沉降量随着隧道埋深的增加而呈现递减趋势，在某些特定地层当中，由于隧道开挖引起的围岩变形较小，地表沉降量也较小，且当隧道埋深达到某一临界值后，地表的沉降变形将极其微小，可看作地表无沉降变化，过多的地表沉降监测将失去意义。同时，地表沉降的变化为隧道洞内变形的间接反应，本文将根据胶州湾海底隧道洞内位移及地表沉降的变化，确定地表沉降与洞内位移及隧道埋深的关系，找出青岛地区花岗岩地层中，地层变形的规律，为今后类似工程建设提供借鉴及依据。

2理论基础

隧道上覆地层的竖向沉降是由开挖后的地应力释放、地层损失引起的。对于浅埋暗挖法则为开挖后、支护结构达到强度要求前的时间段内隧道上方一定范围内土体向隧道内空移动所引发的地层整体变形。

大量的现场量测表明，粘性土中隧道施工上方地表沉降槽可以用高斯函数拟合。一般单洞隧道的沉降曲线（图1）定义为

式中s为隧道上覆地层的沉降量；x为与隧道中线的水平距离；Smax为隧道中线处的最大沉降量；沉降槽宽度由参数i确定，i为隧道中线到沉降曲线反弯点的距离，沉降槽宽度一般为5i。i随深度变化，即反映在同一横断面处隧道上方不同埋深位置的沉降槽最大值 Smax和宽度不同，埋深越大，Smax越大，沉降槽宽度越小，即 i 值越小。O’Reilly & New(1982年)在粘土中得出地表沉降槽i与zo的关系：

式中zo为地表到隧道中轴线的距离。因此，可以假定：

式中k为一常数，与地层条件及埋深相关；z 为不同地层埋深（图1）。Rankin(1988年)在大量土样和现场量测试验基础上得出k取0.5在大多数情况下是合理的。3实例分析

深圳地铁3A标国老区间南段暗挖隧道上覆地层自上而下依次为：第四系全新统人工堆积层(Q４ml)、海冲积层（Q４m+al）及第四系残积层（Qel），下伏侏罗系中统（J2）凝灰岩、震旦系（Z）花岗片麻岩，局部为燕山期（r53）花岗岩，Ⅴ级围岩。3A标地层参数见表1。

表1

试验断面（图2）位于F5′断层位置，里程为Sk1+486。该断层发育在凝灰岩中，视厚度为4.4 m。真厚度约为2.0 m。断层带主要为灰绿色糜棱岩、断层泥及断层角砾。根据地质资料，断层走向NE55°，倾角约为 60°～75°。区间隧道洞身主要通过粉质粘土层、全风化层、中风化层，拱部 1.5 m以上为砂层，围岩“上硬下软”，软弱围岩除粉质粘土、全风化层，透水性较强，整个隧道地质条件很差。本区间隧道在国内首次采用了单洞双层重叠结构，隧道断面宽6.8 m，高13 m，属高边墙结构，分四台阶开挖。预支护采用小导管注浆；初期支护为网喷混凝土C20与格栅钢架(主筋φ22 mm)、锚杆(R25/4，L = 3.5 m，间距为750 mm×800 mm)联合支护；二衬采用模筑混凝土衬砌支护。各台阶之间设立临时横撑（型钢钢架），并网喷混凝土。

隧道开挖引起的地层变形是从隧道结构拱顶向上延伸的，从现场对断层位置的断面量测结果看，拱顶下沉量要小于地表沉降，为了进一步分析两者的关系，在该断面隧道正上方不同埋深位置埋设了分层沉降磁环，取趋于稳定的地表沉降和离地表8.25 m 处的地层分别做沉降槽曲线，并对曲线作回归处理(图2和图3)，图中的离散点是现场测点的实际沉降值，曲线为Gaussian 回归曲线。对比图2和图3的曲线可以明显发现两者的区别。

图2地表沉降值及其回归曲线

图3埋深8.25米处分层沉降值及回归曲线

图4拱顶正上方测点沉降

图5埋深8.25米拱顶正上方测点沉降

图3中地表沉降曲线的最大沉降量小于图4中的最大值。从两者的拟合函数可以看到，沉降槽宽度参数i前者大于后者。由此发现，从拱顶到地表的地层沉降量逐渐减小，开挖的影响范围却逐渐增大，可见现场测得的拱顶下沉量有一个超前释放部分。

图6和图7可以明显看到这样的变化，两者的Logistic拟合曲线除最终沉降量有差异外，其变化趋势基本相同。且两图中在沉降后期实测值有一个突变，这与高边墙暗挖台阶法施工中台阶长度及4台阶的爆破施工有关。

4隧道上覆地层分层沉降分析

图6隧道周边不同埋深处地层竖向位移

以现场监控量测数据为依据，经过对数据统计处理及回归分析，得出隧道周边不同埋深处地层竖向位移曲线，对浅埋隧道的地层变形规律进行了研究，得出了以下结论： 隧道开挖引起地层位移，在拱部及两侧形成一个塑性变形区域。从地层沉降槽可以看出，塑性区域延伸左右两侧的范围较大，而且一直到达隧道结构的底部.。从图6隧道周边不同埋深处地层竖向位移情况看，拱顶正上方土层满足应力松弛规律，从地表到拱顶沉降量总体变大，但在4 m左右略有减小。隧道中线以外地层，地表到隧道底部地层沉降量逐渐减小，且拱顶以下部分的沉降量相对较小。可见隧道开挖地层应力是从地表往下传递，而地层沉降的发展则是从拱顶呈辐射状传递；沉降槽随着深度增加，而i变小，两侧土体向隧道中线靠拢，在反弯点内土体受挤压，2i范围以外土体受拉，由于开挖临空面的存在，沿反弯点曲线土体易产生剪切破坏.5结论

通过对沉降理论和对深圳地铁的量测分析，可以得出下列结论： 1拱顶下沉随开挖时间的关系，沉降和时间关系曲线呈指数变化。

2深圳地层因其强度较低、地下水位较高，早期施工中出现地表沉降远远大于拱顶下沉的现象。分析表明，开挖后地应力从地表往下传递，而地层变形则从拱顶向地表发展，拱顶是隧道上覆地层中最大的塑性变形点。

3不同性质的地层具有不同的沉降特性，表现为地层压缩率存在较大差异，粉质粘土层压缩率为 7.94 mm/m，而素填土层近乎呈整体下沉。

参考文献

[1]王梦恕，刘招伟，张建华.北京地铁浅埋暗挖法施工[J].岩石力学与工程学报，1989，8(1)：52–61.[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.[3]张成平，张顶立，王梦恕，黄俊.岩石力学与工程[J].浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层变形分析,2008，27(1):3244-3249.[4]黄俊，张顶立.岩石力学[J].地铁暗挖隧道上覆地层大变形分析，2004,25（8）：1288-1293.[5] 阳军生, 刘宝琛.城市隧道施工引起的地表移动及变形[M].北京: 中国铁道出版社, 2002.[6]吴波，高波,索晓明.地铁隧道开挖与失水引起地表沉降的数值分析[J].中国铁道科学，2004，25(4)：59–63.[7]张顶立，黄俊.地铁隧道施工拱顶下沉值的分析与预测[J].岩石力学与工程学报，2005，24(10)：1703–1707.[8] 陈先国，高波.地铁近距离平行隧道有限元数值模拟[J].岩石力学与工程学报，2002，21(9)：1330–1333.

第四篇：【行业分析】隧道盾构掘进机报告

隧道盾构掘进机免费报告-我国隧道盾构掘进机技术的发展

现状

盾构掘进机是一种隧道掘进的专用工程机械，现代盾构掘进机集机、电、液、传感、信息技术于一体，具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。

我国的盾构掘进机制造和应用始于1963年，上海隧道工程公司结合上海软土地层对盾构

掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数、隧道接缝防水进行了系统的试验研究。研制了1台直径4.2m的手掘式盾构进行浅埋和深埋隧道掘进试验，隧道掘进长度68m。

1965年，由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径5.8m的网格挤压型盾构掘进机，掘进了2条地铁区间隧道，掘进总长度1200m。

1966年，上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的我国第一台直径10.2m超大型网格挤压盾构掘进机施工，辅以气压稳定开挖面，在黄浦江底顺利掘进隧道，掘进总长度1322m。70年代，采用1台直径3.6m和2台直径4.3m的网格挤压型盾构，在上海金山石化总厂建设1条污水排放隧道和2条引水隧道，掘进了3926m海底隧道，并首创了垂直顶升法建筑取排水口的新技术。

1980年，上海市进行了地铁1号线试验段施工，研制了一台直径6.41m的刀盘式盾构掘进机，后改为网格挤压型盾构掘进机，在淤泥质粘土地层中掘进隧道1230m。

1985年，上海延安东路越江隧道工程1476m圆形主隧道采用上海隧道股份设计、江南造船厂制造的直径11.3m网格型水力机械出土盾构掘进机。

1987年上海隧道股份研制成功了我国第一台φ4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机，用于市南站过江电缆隧道工程，穿越黄浦江底粉砂层，掘进长度583m，技术成果达到80年代国际先进水平，并获得1990年国家科技进步一等奖。1990年，上海地铁1号线工程全线开工，18km区间隧道采用7台由法国FCB公司、上海隧道股份、上海隧道工程设计院、沪东造船厂联合制造的φ6.34m土压平衡盾构掘进机。每台盾构月掘进200m以上，地表沉降控制达+1～-3cm。1996年，上海地铁2号线再次使用原7台土压盾构，并又从法国FMT公司引进2台土压平衡盾构，掘进24km区间隧道。上海地铁2号线的10号盾构为上海隧道公司自行设计制造。

90年代，上海隧道工程股份有限公司自行设计制造了6台φ3.8～6.34m土压平衡盾构，用于地铁隧道、取排水隧道、电缆隧道等，掘进总长度约10km。在90年代中，直径1.5～3.0m的顶管工程也采用了小刀盘和大刀盘的土压平衡顶管机，在上海地区使用了10余台，掘进管道约20km。1998年，上海黄浦江观光隧道工程购买国外二手φ7.65m铰接式土压平衡盾构，经修复后掘进机性能良好，顺利掘进隧道644m。

1996年，上海延安东路隧道南线工程1300m圆形主隧道采用从日本引进的φ11.22m泥水加压平衡盾构掘进机施工。

1998年，上海隧道股份成功研制国内第1台φ2.2m泥水加压平衡顶管机，用于上海污水治理二期过江倒虹管工程，顶进1220m。1999年5月，上海隧道股份研制成功国内第1台3.8m×3.8m矩形组合刀盘式土压平衡顶管机，在浦东陆家嘴地铁车站掘进120m，建成2条过街人行地道。

2000年2月，广州地铁2号线海珠广场至江南新村区间隧道采用上海隧道股份改制的2台φ6.14m复合型土压平衡盾构，在珠江底风化岩地层中掘进。

网格挤压式盾构掘进机的应用

1965年6月，上海地铁60工程区间隧道采用由隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台φ5.8m网格挤压型盾构施工，总推力为3.724×104kN。隧道覆土约12m，掘进长度2×600m。盾构推进穿越的建筑物和地下管线均未受影响。1967年7月，地铁试验工程完成，这是我国首次采用盾构掘进机施工地铁隧道。1967年3月，上海打浦路越江公路隧道采用φ10.2m网格挤压型盾构，掘进总长1324m。盾构总推力达7.84×104kN。盾构穿越地面以下深度为17～30m的淤泥质粘土层和粉砂层，在岸边段采用降水全出土、气压全出土和局部挤压方法施工，在江中段采用全气压局部挤压出土法施工。

1970年以来，上海又用网格挤压盾构在长江边和海边建成了6条φ3.6～4.3m的排水及引水隧道。北京、江苏、浙江、福建等省市也用盾构法建造了各种不同用途的小直径隧道。

1983年，上海建设第2条黄浦江越江公路隧道一延安东路隧道。1476m圆形主隧道采用盾构掘进施工，其中500m穿越黄浦江底，500m穿越市中心区建筑密集群。为提高掘进速度和确保隧道沿线的构筑物安全，上海隧道公司自行设计研制了φ11.3m网格型水力出土盾构，这是在网格挤压型盾构基础上发展起来的新颖掘进机。网格上布有30扇可开启和关

第五篇：隧道围岩变形分析系统说明书

软件说明书

隧道围岩变形分析系统

1.软件界面说明

软件总体界面如（图 一）所示：有菜单栏、工具栏、项目管理区、图形报表操作区、图形显示区等区域。

（图 一）

各部分简要说明如下：

菜单栏：该部分提供了该系统软件所有功能的菜单项，通过点击这些菜单就可以实现软件提供的功能。

工具栏：为了使用方便，避免频繁地打开菜单，软件将一些比较常用的功能放到了工具栏中，这样就能快速地使用这些功能了。

项目管理区：该区域是用来管理新建或打开的工程项目的，工程项目可以以隧道名称来命名，其中包含着该隧道上的各个里程（也即各个断面），而每个断面中又包含了该断面上布设的各条测线或测点。该区域是用树形结构来管理工程项目的，树根处是工程项目（系统最多可以管理10个工程项目），工程项目的下一级是断面名称，再下一级是测线或测点名称，总共三级结构。

图形报表操作区：该区域由三部分组成。首先是直观显示测线数据以及收敛值的列表框，见（图 一）中图形报表操作区最左部分；

其次是生成各种回归图形和报表的各个按钮和图形参数设置部分，各个按钮的具体功能，以及各参数的设置将在“5．图形报表操作区功能说明”终予以详细说明；最后见（图 一）中最右部分的文本编辑框，该文本框用来显示回归方程、标准差、相关指数、置信度区间等各项回归参数。

图形显示区：该区域是回归图形输出部分，数据经处理后，就按要求在该部分显示需要的回归图形。软件提供了各种常用的图形操作功能，可以对图形进行编辑，并可以采用屏幕截取的方式保存图形或将图形以Auto CAD DXF文件格式导出，还可以将图形存为系统图形文件格式(.sd)。

以上便是对软件界面各部分的介绍。

2.菜单功能说明

主菜单共有如（图 二）所示六个

（图 二）

分别是：文件、数据管理、绘图、图形操作、屏幕截取、查看和帮助。

※文件菜单※的功能主要是关于工程的建立、打开、关闭，工程和工程组的管理以及图形文件的打开、导出和打印。

其子菜单如（图 三）分别为：

（图 三）

新建工程：用来建立新的工程，点击之后弹出如（图 四）新建工程对话框。选定工程类型后填入该工程相关的隧道信息，可以选择工程保存路径，单击‘…’按钮将弹出对话框（图 五）,选择保存工程的路径，按确定退出。然后单击‘增加’，则生成了一个新工程。此时系统将弹出消息框提示工程建立完成，按确定后，单击‘退出’，则工程建立完毕，并返回到 主界面，左边项目管理区内的树状图应出现刚才建立的工程名称，并且根据选择的

（图 四）

（图 五）

之后可对该工程导入全站仪的数据，具体导法见‘数据管理’菜单中‘数据导入’子菜单项的详细介绍。

打开工程：用来打开已经存在的工程文件。选择此菜单项，会弹出如（图 六）所示的打开工程对话框。选择已有的工程，单击‘打开’，便可打开该工程，以后便可进行数据导入、回归分析等操作，这与新建一个工程后的操作是一样的。

（图 六）

工程（组）管理：这项功能用来同时管理一组工程。如果系统中原先不存在工程，选择此菜单项，会弹出如（图 六）所示的打开工程对话框，用户可以先打开一个存在的工程文件，这样若系统中已有工程，就会弹出如（图 七）所示的工程组管理对话框。可以选择‘导入’按钮将一已存在的工程加到现有工程中作为工程组管理（图 八）。注意不可导入同一工程，否则系统将给予提示（图 九），在工程（组）管理中可以更新已有工程的有关信息，修改有关信息后按‘更新’按钮即可更新。当几个工程被组成工程组后，下次打开任一工程，就会把同一工程组中的其它工程同时打开在工程（组）管理对话框中，按‘确定’后则几个工程就会同时出现在左边的项目管理区中。要解除同一工程组中各工程的联系，可以在工程组管理对话框中通过按‘删除’来删除某工程组中的工程。其中删除工程时需要注意1.（图 十）只将该工程从该工程组中移去，保留该工程的所有信息；2.（图 十一）除了1中的操作以外，还将该工程的所有信息从硬盘中删除，不可恢复，故应谨慎操作。

（图 七）

（图 八）

（图 九）

（图 十）

（图 十一）

关闭工程：关闭系统中现有的工程。若项目管理区中没有工程，则此菜单项为灰色，只有新建或打开工程后才能激活。

打开图形：打开保存好的该系统格式的图形文件(*.sd)。如何将图形保存为系统图形文件格式，见工具栏中

功能的详细说明。

图形导出：将图形以Auto CAD DXF文件格式导出。

打印预览：该项功能是将当前图形报表操作区中列表框中的数据和图形显示区中的图形一起以报表的形式打印出来。选择此菜单后进入打印预览窗口，可以进行预览，确认无误后即可打印。（只有打印机在该软件所在操作系统上驱动后才有此功能）

打印设置：设置打印的一些参数。这些参数包括：打印机的名称选择、属性设置，纸张的大小、来源，打印的方式等。

最近图形：显示最近打开过的系统图形文件。对于经常调用某一图形文件比较方便。

退出：关闭系统。

※数据管理菜单※的功能主要是：全站仪数据的导入、隧道断面信息的输入、隧道断面信息的查询、极限位移规范参考以及全站仪原始数据的管理等。

其子菜单如（图 十三）所示，分别为：

（图 十三）

数据导入：把全站仪上传的数据导入到相应工程的数据库中。点击后系统弹出如（图 十五）的数据导入对话框。

（图 十五）

(图 十六)

选择隧道名称，单击‘选择文件’按纽，如(图 十六)所示。选择全站仪数据文件。单击打开，如果文件格式正确，系统将从文件中读取信息，并根据所测数据自动画出测点的示意图，如（图 十七）所示，如果文件格式错误，将出现（图 十八），如果错误发生，则单击‘查看该文件’，便可修改该文件为系统的文件格式（注意：凡手工修改了文件，需重新选择该文件，文件的修改才是有效的）。如无错误发生，可按‘导入’便可将该文件导入到系统中。重复‘选择文件’----‘导入’，便可将测量数据全部导入。注意：

1.如果想把同一次观测的两个测站的数据作为一个时间段的数据使用，需设定‘双站间隔时间’，系统默认为20分钟，即前后设站间隔小于20分钟的，系统将弹出如（图 十九）消息框给以提示用户可根据实际情况作出相应选择。

2.相同里程的某时间段的数据不能导入两次,否则系统将给予提示。

（图 十七）

（图 十八）

（图 十九）

数据导入后可人工输入该里程的断面信息，以便将来管理时的查询。按‘输入断面信息’按钮后弹出如（图 二十）所示，点击隧道名称和相应的隧道里程，可查看、修改、删除

（图 二十）

（图 二十一）

该断面的信息，具体操作见菜单‘隧道数据’下‘隧道断面输入’菜单的说明，二者的功能是一样的。另外单击（图 十七）中的‘平差’按钮可直接查看各测线平差后的长度，如（图 二十一）。数据都导完后，可单击‘退出’回到主界面，这时点击项目管理区中工程名称前的‘+’号，就可看到导入的断面及测线情况。

隧道数据：主要负责隧道断面信息的输入和查询。该菜单有两个下级子菜单，如（图二十七）：

（图二十七）

选择‘隧道断面输入’菜单，弹出（图 二十）对话框。单击‘添加’按钮，弹出如（图 二十八）的对话框，选择隧道名称，填入参考里程，按‘确定’后，该工程和断面

（图 二十八）

（图 二十九）

就会导入到断面信息维护对话框中，如（图 二十九），然后输入各类信息，按‘保存’按钮，就能把这些信息存入数据库中，如果要删除，可按‘删除’按钮。

选择‘信息查询’菜单，弹出（图 三十）对话框。当需要查询任一工程中的有关信息时，可按以下方式操作，输入查询信息以产生查询条件，如需查询隧道名称为‘test1’的工程信息，则可按下列方法查询：在查询字段中选择‘隧道名称’，在运算符中选择‘=’，在查询值中填写‘test1’,单击‘语句生成’，再单击查询，便可将隧道名称为‘test1’的工程查出（图 三十一），单击‘生成报表’可将结果存为文

（图 三十）

（图 三十一）

极限位移规范：这里提供了一个单线隧道初期支护极限相对位移百分表，以供用户对照数据、图形作为参考。

原始数据管理：可对全站仪上传的原始数据进行管理。当需要查看一工程的原始数据时。可按如下操作进行。选择‘数据管理’菜单中的‘原始数据管理’将弹出（图 三十二）对话框。

（图 三十二）

选择一工程，则右边显示该工程的原始数据文件。选中需查看的文件，单击‘查看’便可观看该文件内容。也可单击‘删除’删除该文件。

※ 绘图菜单※的功能主要是：直线、圆弧、文本等图形的绘制及颜色的选择。该项菜单如（图 三十三），具体方法均类似于AutoCAD中的有关操作。

（图 三十三）

※ 图形操作菜单※的功能主要是：对图形显示区中的图形进行放大、缩小、漫游、删除、全图显示等操作，具体方法均类似于AutoCAD中的有关操作。菜单如（图 三十三）。

（图 三十三）

※屏幕截取菜单※的功能主要是：对图形进行截取并保存为BMP格式的位图文件。‘全屏截取’是获得整个屏幕的图形，‘用鼠标选取范围’则可以获得选定范围内的图形。具体菜单如（图 三十四）。

（图 三十四）

查看菜单和帮助菜单比较简单，这里没有详细说明。

3.工具栏功能说明

工具栏基本是常用的菜单的快捷方式，但也有菜单不具有的功能，具体情况如下：

新建图形。该项功能是将图形显示区刷新，即清除图形显示区的所有图形，恢复为空白的画布。

新建工程。具体功能与菜单栏中的‘文件’一〉‘新建工程’一样。

打开图形。具体功能与菜单栏中的‘文件’一〉‘打开图形’一样。

打开工程。具体功能与菜单栏中的‘文件’一〉‘打开工程’一样。

保存图形。该项功能是将图形显示区中的图形保存为本系统软件的图形文件格式（*.sd），以后可以用

或菜单栏中的‘文件’一〉‘打开图形’来打开图形。

导入。具体功能与菜单栏中的‘数据管理’一〉‘数据导入’一〉‘（测线法）无基准点’一样。

打印预览。具体功能与菜单栏中的‘文件’一〉‘打印预览’一样。注意：应该按拟合曲线按钮及时刷新回归图，以获得与数据一致的回归图形。

绘图。这三栏分别是绘制直线、圆以及圆弧的功能。

放大缩小。这两项功能是对图形的放大和缩小操作。

删除物体。该项功能是从图形显示区删除选中的图形或文字，删除完后，右击鼠标回弹出一菜单，选择‘取消’即可退出删除操作。

显示全图和移动图形。如果想在图形显示区中看到全图，点击‘显示全图’，系统会自动调节图形的大小，使图形能完整的显示在图形显示区中。如不想改变图形的大小，则点击‘移动图形’进行图形漫游。退出操作如上所述。

全屏显示和恢复。该功能使系统的框架和菜单隐去，突出显示系统的视类。

断面信息查询。具体功能与菜单栏中的‘数据管理’一〉‘隧道数据’一〉‘信息查询’一样。

断面信息输入。具体功能与菜单栏中的‘数据管理’一〉‘隧道数据’一〉‘隧道断面输入’一样。

关于。显示程序信息，版本号。

退出。

4.图形报表操作区说明

由于前面已对该区作了简要说明，并指明了列表框和文本框的作用，所以这部分主要详细说明如（图 三十五）所示的生成各种回归图形和报表的各个按钮和图形参数设置部分。呈现为（图 三十五）。

（图 三十五）

先说明各报表按钮的功能，具体如下：

在项目管理区种选择隧道名称，并单击‘测线报表’，则产生该隧道所有的测线报表，如选择里程，则产生该隧道该里程的所有测线报表，如选择某测线，则产生该隧道该里程的该测线的报表。其间，如果选择了‘存为文件’则将结果输出为文件，否则将打印输出。‘坐标报表’功能类似。

必须是在项目管理区中选择里程，此功能才会有效。但击‘断面报表’，会产生前面输入的隧道信息（包括开挖信息、岩体信息、支撑设计、地质描述等）的报表。如果没有信息，用户可以单击‘断面信息’按钮对此断面进行描述，然后保存即可。

单击‘原始数据报表’，结果如‘测线报表’，根据在项目管理区中选择的不同，分别产生三种原始数据的报表。

单击‘工作人员报表’，产生工作人员（负责人和观测者）的报表。

单击‘断面信息’，图形显示区中出现如（图 三十七）界面，在这儿可以输入所选里程的断面信息。

（图 三十七）

回归分析是本软件提供的一项重要功能之一。全站仪对各断面测线经过一段时间的量测，得到测线随时间变化的数据，其中测线敛值和时间之间具有非线性的相关关系。回归分析的功能就是对这些数据进行处理以回归图的形式显示在图形显示区，以供用户参考，并对围岩稳定性进行了预测。系统提供了5种曲线函数，以供用户选择最合适形状的区线来拟合。

各回归分析按钮功能的具体说明如下（假设x对应时间，y对应测线收敛以及它们的速率）：

在项目管理区中选中具体测线或测点后，单击‘对数函数’，系统会对测线收敛以 对数函数为回归方程进行非线性回归分析，并在图形显示区中显示回归图形（包括原始数据图、收敛值或位移值图和收敛或位移速率图）。

适用情况：当y的增量随x增大而逐渐减少。

功能类似‘对数函数’，适用情况：根据具体数据而定。

功能类似‘对数函数’，适用情况：当y随着x逐渐增加而越来越急剧地增大。

功能类似‘对数函数’，适用情况：当y的增量随x增大而逐渐减少。

功能类似‘对数函数’，适用情况：当y随x增大而增大的速度与x成比例。

单击‘自动选择’，系统会对数据进行分析，自动选择合适的回归曲线。

见（图 三十五）右上角是回归图形的一些参数设置，X轴、Y轴和Y负轴分别是所需坐标轴的长度，‘网格’和‘标注’表示图中是否需要它们，‘稳定条件’是进行稳定性预测所需要的数据。

6.其它注意事项

隧道围岩三维变形分析系统与自动全站仪配合使用，并对其量测时的测线布置规定如下各图：

测线布置图：

3测线

4测线

6测线

7测线

图 三十八