下穿既有管线盾构开挖面失稳机制分析

发布时间：2025-01-19 12:06

　　 为了探究盾构开挖面失稳与既有地下管线间的相互影响机制,进一步完善下穿既有管线盾构开挖面失稳扰动理论,结合上海地铁14号线下穿DN3500合流管线的工程背景,通过数值方法,针对下穿既有管线盾构开挖面失稳开展模拟和分析,研究不同工况既有地下管线存在下的开挖面失稳机制以及开挖面失稳对既有管线的影响规律。研究结果表明:既有管线与开挖面相对位置关系不同,其相互影响的范围和程度也不同,当既有管线与开挖面间的水平净距为0.5D时,既有管线对开挖面土体失稳扰动的影响最大,既有管线的存在将明显抑制开挖面失稳往地表的扩展;当既有管线与开挖面间的水平净距为1.0D时,开挖面失稳对既有管线的影响很大,此时既有管线变形很大,且主要以竖向沉降为主。

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【部分图文】：

图1 工程剖面示意图

上海地铁14号线西起嘉定封浜，东至浦东金桥，线路全长约39.1km，共设车站31座，均为地下站。其中中宁路至东新路区间隧道外径6.6m，内径5.9m，在中山北一路、武宁路路口将下穿DN3500合流管，如图1所示。合流管管径为3500mm，壁厚为320mm，埋深5m，....

图2 有限元模型

计算中土体采用Mohr-Columb本构模型，具体土体物理力学性质参数详见表1，既有管道采用弹性本构，其物理力学性质参数详见表2。模型中考虑管道与土体之间的接触关系，管道与土体在法向采用硬接触，在切向采用库伦摩擦接触，摩擦系数取为0.7。计算采用三维弹塑性分析。1.4计算步骤及....

图3 工况设置示意图

为了能够得到开挖面失稳对管道的影响范围以及有无管道对于开挖面失稳模式的影响，特设置了如下几种计算工况，详见表3。其中Z为隧道与既有管道截面中心的水平距离，如图3所示。2模拟结果与分析

图4 Z=0工况

图4给出了Z=0工况下，开挖面失稳时的土体变形云图以及地表沉降曲线。其中，图4(c)中v代表地表沉降，L/D代表盾构开挖面前方长度与盾构隧道直径的比值。通过对比图4(a)和图4(b)可以看出，管道的存在在一定程度上改变了盾构开挖面失稳时上方土体的扰动规律。将开挖面前方以及上方土体....

本文编号：4028958