盾构隧道施工引起的超孔隙水压力变化规律研究

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1、公路交通技术2010年10月第5期TechnologyofHighwayandTransportOct．2010No．5盾构隧道施工引起的超孔隙水压力变化规律研究林志，李鹏2(1．招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067；2．重庆交通大学，重庆400074)摘要：对现场实测盾构隧道施工引起的孔隙水压力值进行分析研究，总结出超孔隙水压力产生和消散的规律。在国内外流固耦合计算调研基础上，建立能够模拟盾构隧道动态掘进的三维弹塑性固结有限元模型。采用该模型对单条盾构隧道施工引起的超孔隙水产生和消散规律以及土体固结沉降规律进行充分研究，其结论与现场实测规律一致，也证

2、明本文所建立的盾构隧道三维弹塑性固结耦合有限元模型的适用性，并总结得出近间距盾构隧道在淤泥质粘土和粉质粘土中的合理开挖面间距。关键词：盾构隧道；超孔隙水压力；三维弹塑性固结耦合有限元文章编号：1009—6477(201o105—0098—06中图分类号：U455．43文献标识码：AStudyonChangeRulesofExcessPoreWaterPressureCausedbyConstructionofShieldTunnelsLINZhi，LIPeng2Abstract：Thispaperanalyzesandstudieson·-sitemeasuredp

3、orewaterpressurevaluescausedbycon-·structionofshieldtunnelsandconcludesrulesofgenerationanddissipationofexcessporewaterpressure．Basedonfluid—solidcouplingcalculationandinvestigationathomeandabroad，thepaperestablishesa3Delastic-plasticconsolidationfiniteelementmodelthatcansimulatedynami

4、cadvancementoftheshieldtunels．Themodelisappliedforadequatestudyongenerationanddissipationrulesofexcessporewatercausedbyconstructionofsingleshieldtunnelandconsolidationandsedimentationrulesofsoils，thecon-clusionsobtainedareconsistentwiththemeasuredrulesonsite，andalsoprovetheapplicabilit

5、yof3De-lastic—plasticconsolidationcouplingfiniteelementmodelestablishedinthispaper．Inaddition，thestudygivesreasonablespacingamongexcavationsurfacesforshort—spaceshieldtunelsinsludgeclayandsiltyclay．Keywords：shieldtunnel；excessporewaterpressure；3Delastic—plasticconsolidationfiniteelemen

6、t盾构推进过程中产生的超孔隙水压力是土体长拟，而目前对于盾构施工固结问题的模拟还主要以期沉降的主要原因，其导致的沉降可以占到总沉降三维弹性固结有限元为主。的40％t-2]。由于盾构推进导致周围土体产生的超本文拟从对现场实测数据的分析人手，首先分孑L隙水压力的分布及其量值也很复杂。研究盾构推析近间距盾构先后同向推进过程中，超孔隙水压力进导致的超孔隙水压力的产生和消散机理，不仅可产生和消散的规律。然后采用三维弹塑性固结有限以预测长期沉降及其持续时间，还可以研究盾构施元模型，对单条隧道进行模拟分析，全面细致地研工对周围土体的扰动范围和扰动程度，以及不同部究盾构施工过程中超

7、孔隙水压力的分布和消散规位土体应力状态的变化规律。律，同时也对盾构施工对周围土体的扰动程度及其目前，对于盾构施工引起的超孔隙水压力的研范围进行研究。究方法以现场实测和数值模拟为主，其中数值模拟又以有限元法为主。目前较为成熟的方法是以Biot1现场实测孔隙水压力分析固结理论为基础的二维平面有限元法，其土体采用图1为布设在上海越江隧道2平行隧道间地孔弹性和弹塑性模型131。由于盾构隧道施工问题是一隙水压力计及其土层分布情况，由图可见，盾构隧个三维问题[41，不适合采用二维平面有限元法来模道主要分布穿越第4、5—1—1、5—1—2和6层土。收稿日期：2010—06—1