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

中图分类号: 

  • TU455.43
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