文档介绍：隧道开挖面土压力取值对地表变形的影响
隧道开挖面土压力取值对地表变形的影响
摘要:土压平衡盾构机被广泛应用于地铁隧道施工中,其对地表及周围环境的影响特别是地面沉降及由此产生的问题受到广泛重视。本文利用有限元分析软件ABAQUS进行建模,并编程嵌入土的应力路径本构模型,以北京地铁10号线二期工程02号合同段地铁隧道工程为背景,分析盾构施工引起的地表沉降规律及隧道周围土体移动规律,并与实际监测结果相比较,验证了有限元数值分析模型的合理性。
关键词:数值模拟;掌子面压力;地表沉降。
中图分类号:[]文献标识码: A 文章编号:
1前言
土压平衡盾构施工工法具有施工机械化程度高、对周围环境影响小,施工快速等优势,近年在地铁、电力、通信、输气、共同沟以及地下道路的隧道施工中得到广泛应用[[[]尹旅超,朱振宏,李玉珍,[M].湖北华中理工大学出版社. 1999.]]。但在施工过程中也出现了许多事故,如地层扰动引起的地面塌陷及周围建构筑物的损坏等。故研究和预测盾构掘进对周围环境的影响,特别是地面沉降的控制问题一直是研究热点之一。在盾构隧道施工过程中,很多因素会影响地表沉降[[[]张云, 殷宗泽, 徐永福. 盾构法隧道引起的地表变形分析[J] .岩石力学与工程学报. 2002, 21(3):388-392.]][[[]PECK R. B. Deep excavations and tunneling in soft ground [ C] .Proc 7th Int Conf on Soil Mech and Found Engrg. MexicoCity, 1969:275- 290.]]如隧道覆土厚度、盾构外径大小、掌子面土压力、地层损失率、地层物理力学性质、施工条件等。
国内外许多学者对隧道开挖引起的地表沉降进行了数值模拟,Lambrughi[[[]A. Lambrughi, L. Medina Rodríguez, R. Castellanza. Development and validation of a 3D umerical model for TBM–EPB mechanised excavations[J]. Computers and Geotechnics,2012:97-113.]]使用FLAC3D建立了土压平衡盾构施工开挖的三维模型,分析了施工开挖及土性参数对地表沉降的影响。Zhang[[[]. Zhang, . Hu, Kieffer D. Scott. A discrete numerical approach for modeling face stability in slurry shield tunnelling in soft soils[J]. Computers and Geotechnics,2011,38:94–104.]]使用PFC2D建立隧道开挖模型,考虑并分析了隧道掌子面土压力及隧道覆土厚度对地表沉降的影响,在此基础上深入分析掌子面在特定覆土厚度范围内的极限支撑压力,分析得出指定支撑压力略大于场地初始水平应力时,对于减少地面沉降和变形很有效。Manuel[[[]Manuel J, Melis Maynar, Luis E, Medin