盾构动态掘进中围岩变形特性的数值实验研究.pdf

《盾构动态掘进中围岩变形特性的数值实验研究.pdf》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、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（６）１０７２０７ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０６．００６盾构动态掘进中围岩变形特性的数值实验研究①②②②②商拥辉商丽方前程赵莹（①中南大学土木工程学院长沙４１００７５）（②黄淮学院建筑工程学院驻马店４６３０００）摘要为了解软弱土层盾构隧道围岩的变形特性，结合某市地铁盾构下穿既有桥梁结构工程实例，建立每个分析步下盾构动态掘进三维数值模型。模型建立在库仑屈服准则和孔隙水达西定律推导的固结有限元方程上，综合考虑刀盘扭矩、推进力、土仓压力、桥基荷

2、载及孔隙水压力等影响盾构施工质量的诸多因素，结合室内三轴实验和现场实测数据，对盾构动态掘进过程建模原理、模型合理性、围岩变形特性及桥梁结构安全等问题进行研究。研究结果表明：盾构掘进对围岩变形影响表现为接近、穿越和远离３个阶段；盾构接近断面时，受刀盘扭矩、推进力和土仓压力的影响，前方地表出现拱起；盾构穿过、远离断面后，围岩发生沉降、向隧道内和向前运动趋势，变形主要集中洞口上方，呈“槽”型；地表／桥基沉降计算和实测值吻合，围岩变形能够满足盾构隧道施工安全。关键词盾构动态掘进围岩变形模型中图分类号：Ｐ６４２文献标识码：ＡＮＵＭＥＲＩＣＡＬＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨＯ

3、ＦＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＳＵＲＲＯＵＮＤＩＮＧＲＯＣＫＤＵＥＴＯＳＨＩＥＬＤＴＵＮＮＥＬＩＮＧ①②②②②ＳＨＡＮＧＹｏｎｇｈｕｉＳＨＡＮＧＬｉＦＡＮＧＱｉａｎｃｈｅｎｇＺＨＡＯＹｉｎｇ（①ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５）（②ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｎｇｈｕａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｕｍａｄｉａｎ４６３０００）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒａｉｍｓｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｄｅｆ

4、ｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｗａｌｌｒｏｃｋｉｎｓｏｆｔｓｏｉｌ．Ｉｔｂｕｉｌｄｓａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｅｖｅｒｙｓｔｅｐｏｆａｎａｌｙｚｉｎｇｔｕｎｎｅｌｉｎｇｓｈｉｅｌｄｄｙｎａｍｉｃ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｏｆｏｎｅｃｉｔｙｓｕｂｗａｙｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｅ

5、ｑｕａｔｉｏｎ，ＣｏｕｌｏｍｂｙｉｅｌｄｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｎｄＤａｒｃｙｓｌａｗｏｆｐｏｒｅｗａｔｅｒ．Ｉｔｃｏｎｓｉｄｅｒｓｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔａｆｆｅｃｔｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｓｈｉｅｌｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｃｌｕｄｅｃｕｔｔｅｒｔｏｒｑｕｅ，ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，ｓｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｂｒｉｄｇｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｌｏａｄ，ｐｏｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｒｉａｘｉａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｆｉｅｌｄｄａｔａ．Ｉｓｓｕｅｓｉｎｄｙｎａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｈ

6、ｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ，ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗａｌｌｒｏｃｋ，ａｎｄｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｂｒｉｄｇｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｆｏｌｌｏｗｓ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｔｈａｔｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｗａｌｌｒｏｃｋｓｈｏｕｌｄｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓ，ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ，ｐａｓｓｉｎ

7、ｇｔｈｒｏｕｇｈａｎｄｌｅａｖｉｎｇ．Ｗｈｅｎｔｈｅｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈｅｓｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｒｏｎｔ收稿日期：２０１４－０９－２６；收到修改稿日期：２０１５－０４－１３．基金项目：湖南省自然科学基金项目（１１ＪＪ３０５１），湖南省教育厅科研项目（１３Ｃ３０８）资助．第一作者简介：商拥辉（１９８５－），男，博士生，主要从事地下结构、轨道交通及地质灾害风险评估方面的研究．Ｅｍａｉｌ：ｍｌｐｅｔｅｒ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者简介：方前程（１９８２－），男，博士，讲师，主要从事土木工