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《基于地层损失概念的盾构穿越运营隧道有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第44卷第2期现代隧道技术Vo.l44No.22007年4月ModernTunnellingTechnologyApr.2007文章编号:1009-6582(2007)02-0035-08基于地层损失概念的盾构穿越运营隧道有限元分析邵华张子新(上海地铁运营有限公司,上海200003)(同济大学地下建筑与工程系,上海200092)摘要通过对现有盾构掘进数值模拟方法的分析,提出了基于地层损失概念的有限元模拟方法,通过与理论和位移预测经验公式的对比,验证了其适用性,最后用于盾构穿越
2、的分析当中,得出了若干运营隧道的变形规律,并与实际工程所显示的规律进行了对比。关键词盾构掘进地层损失穿越运营隧道数值模拟中图分类号:U455.43文献标识码:A[3][4]者Bernat和Cambou、Mroueh和Shahrour以及中1前言[5]国学者朱合华、丁文其和李晓军等。该方法简单随着国内城市轨道交通网络的完善,地铁隧道实用,但其关键的应力释放系数没有明确的物理意[1,2]之间相互穿越的现象已多次出现。地铁作为城义,难以确定,从科学的角度看,该方法并不是完全市交通的命脉,其运营的安全极为重要,在建隧道盾合理的。[6~8]
3、构施工将不可避免地引起周围地层变形,影响运营2.2完全仿真隧道结构,给运营安全带来隐患。因此,正确认识盾顾名思义,该作法将盾构掘进各部分完全模拟构穿越现象,并为今后的穿越工程提供理论以及实在内,包括盾尾后注浆层的变化、盾构机的自重、甚践上的指导,已成为当务之急。至土与衬砌结构的摩擦等等,其对各部分的模拟具数值模拟方法利用计算机强大的运算能力,能有明确的物理意义,但是往往需要消耗更多的计算够考虑各土层物理力学性质的差异、开挖顺序、边界机资源。实际上,其完全仿真的程度也是非常有条件等因素,一定程度上能够反映隧道开挖各因素限的,仍然基于许多理想化的假定
4、,比如其通常假定对周围环境的影响,因而被广泛地应用于盾构法隧注浆压力沿环向均布,并且注浆层往往假设为等厚道开挖效应的分析中。本文将通过对目前常用的盾的圆环,这与实际情况不符,实际注浆的效果往往依构掘进数值模型的分析,提出基于地层损失概念的据当时所选注浆参数以及周围地层的情况,可能部有限元模拟方法,以应用于对盾构穿越运营隧道的分空隙填充过剩,而其余部分欠密实。图1为某隧分析当中。道段通过地质雷达探测得到的管片外浆液分布情[18]2盾构掘进数值模拟方法比较及选择况,图中横坐标表示隧道纵向长度,单位为m;纵坐标表示电磁波在介质中的双程耗时,单位为纳秒根据
5、盾构掘进数值模拟方法所基于的假设,分(ns)。别对现有的各模拟方法进行分析。观察图1可知,电磁波耗时极不均匀,可知壁后2.1应力释放法注浆体厚度不一,实际工程中管片外浆液的填充情该方法源于法国的收敛限制法(convergence况非常复杂。虽然该作法将注浆压力以及注浆层模-confinementmethod),通过应力释放系数来反映盾拟在内,其有限元模型仍然是理想化的。还有比如构掘进各阶段的开挖效应,代表性的应用有法国学盾构姿态问题,曲线推进时,盾构姿态需不断调整,修改稿返回日期:2006-12-06作者简介:邵华,男,硕士研究生,工程师.!35
6、!现代隧道技术图1管片外浆液分布示意Fig.1Groutdistributionaroundthelining而完全仿真作法往往对此做忽略处理。基于以参数,提出了一种可预测各深度位移分布的方法。[12][13]上理由,可以认为该作法尚有欠缺,要作量化分析,Lee和Rowe对此间隙参数的估计给出了合理需继续对这几部分的合理模拟作进一步的研究。的程序,认为其分别发生于开挖面前、盾构机身周围[9]还有其它一些作法,这里不作分析,由于相以及衬砌周围,如公式(1)所示:*应关键参数难以合理确定,其精度均达不到定量分GAP=Gp+u3D+(1)析的要求。
7、Gp=2+(2)盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰式中∀∀∀盾壳内径与管片外径的差值;动或受剪切破坏的重塑土的再固结,是导致地层变∀∀∀盾尾处壳体厚度;形的主要原因。Gp∀∀∀建筑空隙;*盾构掘进的过程即是地层损失发生并对周围环u3D∀∀∀开挖面处等效三维弹塑性拱顶变形;境产生影响的过程,如果能够将各阶段地层损失在∀∀∀考虑盾构操作水平的等效拱顶变形。有限元模型中反映出来,则模拟的结果能够很好地盾构掘进具有明显的三维特征,掘进各阶段产衡量盾构施工对周围环境的影响程度。生的地层损失具有各自明显的特点,本文认为需从地层损失产生的源头分别加以
8、考虑。本文拟通过地层损失值来考察盾构施工对周围(1)开挖面处地层损失环境的影响程度。该方法具有明显的优点,概
