旁侧基坑开挖偏心卸载下盾构隧道横断面受力变形研究

发布时间：2021-03-02 17:06

　　为了研究基坑开挖导致旁侧既有盾构隧道产生偏心卸载而带来的不利影响,采用MIDAS/GTS NX软件建立精细化的三环盾构管片模型。基于修正惯用法计算的盾构衬砌环初始围压和Mindlin公式计算得到的基坑开挖卸载产生的附加围压,通过将总围压施加在盾构管片模型上,模拟计算得到盾构衬砌的横向变形和内力;采用椭圆度作为评价隧道安全状况的指标,研究基坑开挖偏心卸载对盾构隧道的影响规律。结果表明:在基坑开挖偏心卸载过程中,衬砌结构会产生斜向"压扁"的效果,呈现"斜椭圆"变形;由于应力集中的原因,在管片与管片的接缝处应力较大,混凝土应力最大值处在邻接块与标准块之间;混凝土和螺栓的最大应力值会随着椭圆度的增大而增大;随着基坑围护结构位移增大,基坑侧壁应力释放系数β值逐渐增大,隧道的水平位移值也随之增大;在基坑开挖过程中要严格控制围护结构的位移量,以保证盾构隧道安全。 

【文章来源】：隧道建设(中英文). 2020,40(09)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

基坑与旁侧隧道位置关系图

当隧道旁侧基坑还未开始施工时,隧道承受初始的地层水土压力等荷载作用。根据文献[16-17],采用修正惯用法,得到隧道初始工况下的荷载组合,见图2。初始工况荷载组合包括:1)衬砌自重g;2)上覆土竖向土压力q;3)侧向主动土压力pe;4)静水压力pw;5)拱底反力qR;6)各项荷载作用下管片环发生变形后侧向的土体抗力pk。由于三维计算模型采用地层弹簧模拟地层抗力,因此,在计算初始荷载时不应考虑三角形假定的地层抗力。1.2.2 附加围压

基坑开挖会使隧道产生附加荷载,破坏隧道的初始围压,合力作用下会使隧道产生一定的位移,导致隧道围压重分布,直至隧道受力平衡,趋于稳定。附加荷载组合包括:1)上下竖向附加荷载p′az和p″az;2)两侧水平向附加荷载p′ax和p″ax[17]。基坑开挖完成后,计算得到的变形稳定后的隧道衬砌附加围压如图3所示。1.3 案例验证

【参考文献】：
期刊论文
[1]上方卸载的隧道结构2阶段联合分析方法[J]. 黄杰卿,李瑛,刘兴旺.  隧道建设(中英文). 2020(05)
[2]基坑开挖引起的旁侧盾构隧道横向受力变化研究[J]. 魏纲,张鑫海,林心蓓,华鑫欣.  岩土力学. 2020(02)
[3]基坑开挖引起邻近盾构隧道转动与错台变形计算[J]. 魏纲,洪文强,魏新江,张鑫海,罗经纬.  岩土工程学报. 2019(07)
[4]基坑开挖引起紧邻地铁隧道力学响应与处理方案研究[J]. 石钰锋,方焘,王海龙,胡文韬,郭俊,张鹏.  铁道科学与工程学报. 2016(06)
[5]基坑开挖引起临近地铁隧道的附加荷载计算方法[J]. 魏纲,赵城丽.  岩石力学与工程学报. 2016(S1)
[6]模型试验模拟不同工况下基坑开挖对既有隧道的影响[J]. 胡欣.  路基工程. 2015(06)
[7]基坑开挖引起邻近既有隧道变形的影响区研究[J]. 郑刚,杜一鸣,刁钰,邓旭,朱敢平,张立明.  岩土工程学报. 2016(04)
[8]基坑开挖对既有地铁隧道影响的实测及数值分析[J]. 胡海英,张玉成,杨光华,钟志辉,陈富强.  岩土工程学报. 2014(S2)
[9]基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法[J]. 姜兆华,张永兴.  土木建筑与环境工程. 2013(01)
[10]紧邻地铁设施大型基坑工程施工方案研究[J]. 陈俊生,刘叔灼,莫海鸿,王一兆.  岩土工程学报. 2012(S1)



本文编号：3059618