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基于随机场理论的浅覆土盾构下穿施工诱发地表沉降研究

隧道工程；随机场；动态掘进模型；地表沉降分析；盾构下穿施工

探究岩土参数的空间变异性对隧道施工诱发地层变形的影响规律，是当前的研究热点。论文依托长沙地铁二号线某区间浅埋盾构隧道下穿河流工程，基于Karhunen-Loève变换建立了土体弹性模量、黏聚力、内摩擦角的三维随机场，结合盾构掘进开挖动态有限差分数值模型，构建了依托工程项目盾构掘进与地层相互作用的精细化随机有限差分数值模型，进而研究了盾构掘进过程、土体参数空间变异性对浅覆土盾构下穿施工诱发地表沉降的影响规律。研究表明：（1）浅覆土盾构下穿施工诱发的横向地表沉降轮廓为’W’双凹槽形；（2）考虑盾构动态掘进过程可以捕捉到土舱压力过大引起的地表上隆；（3）岩土参数的空间变异性不改变盾构掘进诱发地层的变形规律，但自相关距离越小时地表沉降的95%置信区间范围越大。