盾构隧道施工对地层位移及管片受力的影响分析

• 作 者: 张晓艳
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 盾构隧道施工阶段 地层位移 衬砌 数值模拟

盾构法是城市地铁隧道施工中主要采用的施工方法,合理预测由施工引起的地层位移及管片受力,对于盾构隧道的设计和施工具有重要意义。本文围绕盾构隧道施工对地层位移及管片受力的影响,主要研究内容和研究结果如下:（1）对预测地层位移的不同方法进行对比分析。应用有限差分软件FLAC^3D,分别采用精细模拟和位移控制法,对隧道开挖引起的地层位移进行模拟,将数值计算结果与半解析法进行对比,并对精细模拟法与位移控制法中塑性区范围、隧道周围应力和位移分布进行对比分析。结果表明:与精细模拟法相比,半解析法预测的地层沉降偏小,位移控制法计算得到的地层沉降、隧道边界位移及隧道周围应力均较大,且在位移控制法中,隧道底部出现与实际不符的拉伸屈服破坏。（2）基于精细模拟法,分析施工参数对地层位移的影响。结果表明:注浆压力的变化对地层位移影响很大,因此提高注浆压力可以有效减小地层沉降,而增大开挖面支护力对减小地层沉降效果不明显。（3）考虑施工阶段盾构隧道衬砌的主要荷载,采用壳-接头模型模拟衬砌管片接头,建立FLAC^3D三维模型对盾构隧道施工进行精细化模拟,分析施工阶段及不同拼装形式下衬砌管片的受力和变形。结果表明:施工阶段管片段间接头、管片环间接头及衬砌与土体连接处受力性能相差较大,且千斤顶推力对衬砌管片受力影响很大。连续型衬砌高估了衬砌管片整体刚度,错缝拼装衬砌与通缝拼装相比,受力性能较好。