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第卷第期铁道学报. .
年月
文章编号:———
南京地铁盾构掘进施工的三维有限元仿真分析
张志强, 何川, 佘才高
.西南交通大学土木工程学院,四川成都;.南京地铁有限责任公司,江苏南京
摘要:论文依托南京地铁区间盾构隧道工程,建立了模拟盾构机包括刚度、自重、推力前行掘进隧道的三维
有限元力学模型,在此基础上,研究了随盾构顶进引起的地表沉隆变形以及隧道围岩、管片变形,研究结果为南京
地铁区间盾构隧道工程的施工及监控量测提供了参考。
关键词:盾构隧道施工;盾构机前行;三维有限元;沉隆变形分析
中图分类号: 文献标识码:

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国内外实践表明,盾构法施工多少都会扰动地层南京地铁南北线一期工程为我国目前在建的城市
而引起地表沉降,即使采用目前先进的包括同步壁后地铁重大工程,沿线将穿越秦淮河、玄武湖、玄武湖隧
注浆在内密闭盾构技术,要完全消除地面沉降也是不道、明城墙等特殊地段,以及地表建筑物密集的繁华街
太可能的。地面沉降量达到某种程度就会危及周围的区;因此,掌握盾构掘进前后地基变位现象并预测其变
地下管线和建筑物。为此,我国确定了城市地面变形位程度,直接关系着上覆土中建筑物以及地表周围建
为“~ 一”沉隆基准以确保地面建筑物的安筑物的结构安全,对本期盾构隧道工程的顺利实施极
全。并且规定当最大沉降大于时,邻近建筑物为重要。
的不均匀沉降应限制在/的基础倾斜之内。对于
在建南京地铁南北线一期工程,应当控制上述地面沉地面沉降原因分析
隆基准,并予以严格执行。
采用盾构法修筑隧道,地面沉降的大小及分布,在
收稿日期:——:修回日期:——
作者简介:张志强一,男,四川荣县人,教授,博士后。很大程度上,受盾构掘进的施工过程所控制。
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和分别将影响地面沉降的主要
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第期南京地铁盾构掘进施工的三维有限元仿真分析
原因归纳为以下几点: 期间的地表沉降、围岩变形及隧道结构受力与采用矿
①开挖面前方土体崩塌或盾构机推力过大引起山法修建隧道的不同,不仅要考虑施工过程地层损失
开挖面土压力失衡和隧道开挖应力释放引起应力场、位移场的多次重分
②作用于盾构机的外力千斤顶载荷变化; 布,而且要慎重处理复杂的边界条件变化如同步注
③盾构机一土体间摩擦引起的土体挤压剪切效浆。
应; 目前就盾构施工过程数值模拟,在国内外已取得
④盾尾间隙以及在盾构隧道管片衬砌背后的注了长足进步,如文献按平面方法模拟研究了盾构施
浆所引起工过程,文献用边界元分析了地面三维沉降,文献
⑤因盾构机操作引起的过量取土采用自编非线性程序,对盾构推进过程结构进行了
⑥因地下水位变化引起孔隙水压力变化而导致三维有限元模拟。总的来看,盾构施工过程数值模拟
的长期固结沉降。的关键是盾构施工力学行为的模拟,具体讲,就是要正
归纳看,地面沉降的基本原因是盾构掘进时所引确模拟盾构包括刚度、自重、推力的前行。本文结合
起的地层损失和隧道周围地层受到扰动或剪切破坏的南京地铁南北线