吉林大学学报(地球科学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (1): 219-230.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220088

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

砂卵石地层盾构区间地表沉降影响因素聚类分析#br#

王伟1,王兴1,周勋2,韦生达2   

  1. 1.长春工程学院土木工程学院,长春 130012
    2.中交路桥北方工程有限公司,北京 100024
  • 收稿日期:2022-04-03 出版日期:2024-01-26 发布日期:2024-03-11
  • 作者简介:王伟(1982-),男,副教授,博士,主要从事地铁深基坑结构力学性质与稳定性评价等方面的研究,E-mail:16695496@qq.com
  • 基金资助:
    吉林省科技厅发展计划项目(20220203058SF);中交路桥建设有限公司科技研发项目(ZJLJ-2018-44)

Cluster Analysis of Influencing Factors of Surface Subsidence in Shield Interval of Sandy Gravel Stratum#br#

Wang Wei1, Wang Xing1, Zhou Xun2, Wei Shengda2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Changchun Institute of Technology, Changchun 130012, China
    2. China Communication North Road and Bridge Co., Ltd., Beijing 100024, China
  • Received:2022-04-03 Online:2024-01-26 Published:2024-03-11
  • Supported by:
    the Science and Technology Development Program of Jilin Province(20220203058SF) and the Research and Development Project of China Communication Road and Bridge Construction Co., Ltd.(ZJLJ-2018-44)

摘要: 为了掌握盾构掘进参数和地质条件对砂卵石地层盾构区间地表沉降的综合影响规律,依托成都地铁某盾构区间,结合团队前期地表沉降与掘进参数的关系,确定了总推力、刀盘转速、螺旋机转速、上覆土层厚度、地下水位、卵石层厚度6种聚类指标,利用K均值聚类算法对各参数指标的实际监测数据进行聚类,综合分析各个指标对地表沉降的影响。结果表明:1)根据K均值聚类结果把监测点即施工地段划分为3种地表沉降风险等级,监测点1—3为危险(Ⅰ级),监测点7—13、16—19、25—34为较危险(Ⅱ级),监测点4—6、14—15、20—24为安全(Ⅲ级)。2)根据聚类结果可知,在特定范围内掘进参数、地层构造与地表沉降之间具有正、负相关性关系。3)通过分析地层构造、掘进参数与地表沉降的关系,得出当上覆土层厚度较大、地下水位较小、卵石层厚度较大时,掘进参数控制范围为总推力29 034.00~31 181.95 kN,刀盘转速1.25~1.32 r/min,螺旋机转速6.13~6.98 r/min;当上覆土层厚度较小、地下水位较小、卵石层厚度较小时,掘进参数控制范围为总推力34 419.89~36 867.28 kN,刀盘转速1.44~1.45 r/min,螺旋机转速5.74~6.99 r/min。

关键词: 砂卵石地层, 盾构, 地表沉降, 聚类分析

Abstract: In order to grasp the comprehensive influence law of shield tunneling parameters and geological conditions on surface subsidence between shield intervals in sandy gravel stratum, a shield interval of Chengdu Metro is chosen as a case study, combined with the relationship between the surface subsidence and tunneling parameters of the our study team in the early stage, the total thrust,cutter head speed,screw machine speed,overlying soil thickness,groundwater level and gravel stratum thickness are determined as clustering indexes. The K-means algorithm is applied to cluster the actual monitoring data of each parameter index, and the influence of each index on the surface subsidence is analyzed comprehensively. The research results show that: 1) According to the results of K-means clustering, the monitoring points, corresponding to construction sections, are divided into three risk levels of surface subsidence, 1-3 is strong dangerous (Grade Ⅰ), 7-13, 16-19, 25-34 are weak dangerous (Grade Ⅱ), 4-6, 14-15, 20-24 are safe (Grade Ⅲ). 2) According to the clustering results, there is a positive and negative correlation between tunneling parameters, stratum structure and surface subsidence in a specific range. 3) Through an analysis of the relationship between geological structure, tunneling parameters and surface settlement, it is determined that when the overlying soil layer is thick, the groundwater level is low, and the gravel layer is thick, the control range of excavation parameters is a total thrust of 29 034.00-31 181.95 kN, cutterhead rotation speed of 1.25-1.32 r/min, and screw conveyor rotation speed of 6.13-6.98 r/min. When the overlying soil layer is thin, the groundwater level is low, and the gravel layer is thin, the control range of excavation parameters is a total thrust of 34 419.89-36 867.28 kN, cutterhead rotation speed of 1.44-1.45 r/min, and screw conveyor rotation speed of 5.74-6.99 r/min.

Key words: sandy gravel stratum, shield, surface subsidence, clustering analysis

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[1] 李彦泽, 商琳, 王群会, 孙彦春, 邢建鹏, 蒋东梁, 陈浩. 断陷盆地强非均质低渗-致密砂岩储层综合分类——以渤海湾盆地南堡凹陷为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(6): 1830-1843.
[2] 孙哲, 于海波, 彭靖淞, 胡安文, 李飞. 渤海湾盆地庙西中南洼围区原油成因类型及分布主控因素[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(6): 1665-1677.
[3] 秦胜伍, 张延庆, 张领帅, 苗强, 程秋实, 苏刚, 孙镜博. 基于Stacking模型融合的深基坑地面沉降预测[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(5): 1316-1323.
[4] 骆奕杉, 李兆. 基于统计方法评价沁水盆地南部煤层气开采对地下水环境的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(2): 516-525.
[5] 施有志, 林树枝, 车爱兰, 惠祥宇, 冯少孔, 黄钰琳. 基于三维地震映像法的地铁盾构区间孤石勘探及其应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(6): 1885-1893.
[6] 陈欢庆, 穆剑东, 王珏, 邓西里. 扇三角洲沉积储层特征与定量评价——以辽河西部凹陷某试验区于楼油层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(1): 14-24.
[7] 杨勇强, 邱隆伟, 孙宝强, 付育璞. 微观组分聚类分析在物源体系恢复中的应用——以民丰洼陷沙三段中亚段为例[J]. J4, 2012, 42(1): 30-38.
[8] 苗长盛, 董清水, 张旗, 崔大勇, 许圣传, 王敏雪. 储层流动单元研究在油田老区挖潜中的应用--以吉林油田乾146区块开发为例[J]. J4, 2011, 41(1): 39-45.
[9] 陈永良, 李学斌. 基于核函数理论的系统聚类分析[J]. J4, 2010, 40(5): 1211-1216.
[10] 王伟, 张永波, 叶浩, 郭娇, 王乾, 张礼中, 蔡子昭, 梁国玲, 张春英. 内蒙古砒砂岩的模糊聚类分析[J]. J4, 2009, 39(6): 1168-1172.
[11] 孙超, 薄景山, 刘红帅, 齐文浩. 采空区地表沉降影响因素研究[J]. J4, 2009, 39(3): 498-502.
[12] 李军辉,卢双舫,柳成志,李笑梅,苏鹤成,杨雨. 锦45块储层流动单元[J]. J4, 2009, 39(2): 190-0195.
[13] 曾道明,纪宏金,陈 满,胡大千,朱永正. 胶东山城金矿地质与地球化学变量的关系[J]. J4, 2006, 36(04): 511-515.
[14] 纪宏金,孙丰月,陈满,胡大千,时艳香,潘向清. 胶东地区裸露含金构造的地球化学评价[J]. J4, 2005, 35(03): 308-0312.
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[1] 李 秉 成. 陕西富平全新世古气候的初步研究[J]. J4, 2005, 35(03): 291 -0295 .
[2] 和钟铧,杨德明,王天武,郑常青. 冈底斯带巴嘎区二云母花岗岩SHRIMP锆石U-Pb定年[J]. J4, 2005, 35(03): 302 -0307 .
[3] 纪宏金,孙丰月,陈满,胡大千,时艳香,潘向清. 胶东地区裸露含金构造的地球化学评价[J]. J4, 2005, 35(03): 308 -0312 .
[4] 李涛, 吴胜军,蔡述明,薛怀平,YASUNORI Nakayama. 涨渡湖通江前后调蓄能力模拟分析[J]. J4, 2005, 35(03): 351 -0355 .
[5] 旷理雄,郭建华,梅廉夫,童小兰,杨丽. 从油气勘探的角度论博格达山的隆升[J]. J4, 2005, 35(03): 346 -0350 .
[6] 章光新,邓伟,何岩,RAMSIS Salama. 水文响应单元法在盐渍化风险评价中的应用[J]. J4, 2005, 35(03): 356 -0360 .
[7] 刘家军,李志明,刘建明,王建平,冯彩霞,卢文全. 自然界中的辉锑矿-硒锑矿矿物系列[J]. J4, 2005, 35(05): 545 -553 .
[8] 赵宏光,孙景贵,陈军强,赵俊康,姚凤良,段 展. 延边小西南岔富金斑岩铜矿床的含矿流体起源与演化——H,O,C,S,Pb同位素示踪[J]. J4, 2005, 35(05): 601 -606 .
[9] 景建恩,魏文博,梅忠武. 塔河油田奥陶系岩溶洞穴发育特征及其与油气的关系[J]. J4, 2005, 35(05): 622 -625 .
[10] 薛永超, 程林松, 付 广. 大庆长垣以东地区登二段泥质岩盖层封气能力综合评价[J]. J4, 2005, 35(05): 626 -631 .