基于应力释放的盾构隧道开挖地表沉降分析

发布时间：2021-02-22 07:54

　　以沈阳地铁1号线隧道为例,利用有限元方法研究盾构施工引起的横向地表沉降问题。引入地层损失和地应力释放的概念,分别在不同地层损失率、不同地应力释放率条件下,建立有限元模型进行计算。根据实际施工时监测到的地表沉降值与有限元模拟的地表沉降值进行比较,发现地表沉降值与地层损失率和地应力释放率成正比,并通过最大地表沉降值的对比确定了该路段施工引起的地层损失率为1.747%,引起的地应力释放率为74.071%。利用同样的方法,确定了10座城市隧道开挖过程中引起的地层损失率区间为0.5%～2%、地应力释放率区间为60%～80%,并将地层损失率为1.747%和地应力释放率为74.071%时的衬砌混凝土管片处的最大弯矩与无地层损失、无地应力释放率模型管片处的最大弯矩值进行对比,可以发现最大弯矩值有明显的减小,分别减小了76.16%和71.82%。且2种方法得到的弯矩值非常接近,可以认为地层损失率模型和地应力释放率模型是等效的。 

【文章来源】：隧道建设(中英文). 2020,40(S1)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

带有边界条件的有限元模型

盾构在施工过程中,通常实际开挖土体体积与建成隧道体积存在差异,称为地层损失。地层损失的主要原因是盾构掘进过程中开挖面土体的水平支护力与原始侧向力不平衡、盾构后退、压浆不及时、掘进方向改变等。地层损失率为开挖过程中单位长度隧道损失土体的体积与隧道体积的比值。地层损失等效的间隙示意如图2所示。地层损失率

该断面所建模型不同地层损失率下的有限元模拟地表沉降曲线如图3所示。可以发现,实测地表沉降值与模拟地层损失率为1%～2%的地表沉降值接近。由于实际施工中最大地表沉降值为12.51mm,故可以通过插值的方法得到与实际最大地表沉降值一致的地层损失率为1.747%。3 地应力释放率与地表沉降关系模拟分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]盾构隧道壁后注浆压力对地表沉降变形影响[J]. 刘俊生,卢金芳.  城市勘测. 2019(04)
[2]哈尔滨粉质黏土地层隧道沉降规律[J]. 刘金慧,侯铭垒,丁万涛.  科学技术与工程. 2019(15)
[3]呼和浩特地铁盾构施工地表沉降随时间发展的规律分析[J]. 周帅,王鹏,李志光.  石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2018(S1)
[4]应力释放率对超大断面小净距浅埋隧道的开挖影响研究[J]. 但路昭,罗红星,邓琴,王东英,秦雨樵.  应用力学学报. 2018(03)
[5]地铁隧道施工中地表沉降数据监测与规律分析[J]. 李想.  赤峰学院学报(自然科学版). 2018(04)
[6]修正的Peck公式在常州地铁隧道施工地表沉降预测中的应用[J]. 郭二新.  洛阳理工学院学报(自然科学版). 2017(04)
[7]地铁施工引发地面沉降的BP神经网络预测分析[J]. 周志广,冀彦卓.  地质灾害与环境保护. 2014(03)
[8]盾构掘进地面沉降虚拟镜像算法[J]. 林存刚,夏唐代,梁荣柱,吴世明.  岩土工程学报. 2014(08)
[9]安徽龙瀑隧道开挖地应力释放率研究[J]. 董建辉,钱江澎,魏良帅,唐然.  四川地质学报. 2012(03)
[10]基于改进BP网络的盾构隧道开挖地表沉降预测[J]. 乔金丽,范永利,刘波,李艳艳,张彦平.  地下空间与工程学报. 2012(02)

博士论文
[1]盾构掘进地面隆陷及潮汐作用江底盾构隧道性状研究[D]. 林存刚.浙江大学 2014

硕士论文
[1]地铁地表沉降预测及数据管理方法研究[D]. 徐超.长春工程学院 2019
[2]深圳地铁九号线某区间隧道地表沉降控制研究[D]. 赵欣.湖北工业大学 2017
[3]岩质隧道围岩应力释放率的确定与结构力学性状研究[D]. 闫立来.长安大学 2009
[4]沈阳地铁一号线盾构法开挖地表沉降规律的研究[D]. 段晶晶.辽宁工程技术大学 2008
[5]地铁盾构隧道施工期地表沉降监测研究[D]. 张书丰.河海大学 2004



本文编号：3045687