文档介绍：地下隧道施工中支护结构的弹塑性分析研究进展
地下隧道施工中支护结构的弹塑性分析研究进展
摘要:本文通过总结国内外隧道施工的研究现状,阐述支护结构的弹塑性分析,着重讨论了隧道施工中基于有限元理论分析支护结构稳定性的研究。在利用有限元软件模拟隧道施工,监测土体及支护结构的位移变化,并结合施工监测结果,为隧道施工提供借鉴,从而提高施工的效率与安全性的这一方面,今后还有许多值得研究的方向。
关键词: 隧道开挖;支护结构;有限元分析;
中图分类号:U455文献标识码: A
Abstract:Through summarizing the research status of the tunnel construction at home and abroad, this paper expounds the elastoplasticity analysis of the supporting structure, emphatically discusses the stability analysis of the supporting structure research based on the theory of finite element in the tunnel the use of finite element software to simulate the tunnel construction, monitor the displacement of soil and supporting structure, combine with the monitoring results of the construction, to provide a reference for tunnel construction, so as to improve the efficiency and safety of the construction, in this respect, there are many worthy research directions in the future.
Key words: tunnel excavation; Supporting structure; The finite element analysis;
一、引言
近年来越来越多的大城市通过建造地下隧道来缓解地面上的交通压力,特别是在以软土地基为主的上海。上海人口密集度高,为了缓解交通压力,方便出行,上海的地铁建设速度非常快,此外黄浦江将上海划分为浦东和浦西两块,为了方便两片地区的交通运输,江底隧道也逐渐增多,隧道施工的要求与复杂性也在不断提升。
城市地下隧道施工,和一系列城市中的建筑工程一样,大部分会出现一些施工问题。例如噪声,环境污染,由于降水而出现地下水位下降和地表下沉,隧道冒顶等等一系列问题。而隧道施工最常发生的事故是塌方,每次塌方,轻则造成财产缺失,重则导致数人甚至数十人死亡,并伴随巨大财产损失,尤其是复杂地质条件下的隧道施工,是隧道施工的重大危险源。例如2010年08月02日,深圳地铁宝安中心站,工地风井基坑土方开挖至12米深时,支撑脱落,维护结构发生变形,导致坑外土体涌入基坑,发生塌方事故。所幸塌方在夜间,所以并没有造成人员伤亡,但是造成了巨大的经济损失,延长了工期也为周围的居民带来了不便。这些问题全部是关系到城市人群居住的环境以及安全问题。
在城市建设中如果想要避免这些问题可能带来的灾害,可以结合其它相关案例的报告,通过施工前模拟,分析施工方案中的应力,应变,用所得到模拟数据,来指导施工方案的设计与进行,从而避免在施工过程中可能遇到的问题。
隧道施工中的问题已受到了许多人的关注,随着中国交通建设不断加强,在不同的地质条件中开挖隧道也积累了一定的经验与成果,本文将总结一些国内外基于不同方法对隧道施工所进行的研究,特别是在隧道施工中利用弹塑性原理所进行的相关研究,在此基础上着重探讨了分布施工,及基于有限元理论分析支护结构的研究现状,展望未来隧道施工中支护结构的弹塑性分析所值得研究的方向。
二、国内外研究现状
隧道施工研究现状
世界上最早的人工交通隧道一直存有争议,不过大多数都偏向于是中国的汉中石门[1],由此可见,中国的隧道建设起源已久。我国对于隧道的研究从未停止过,在过去的20多年中更是突飞猛进,在2002年的国际隧道研讨会暨公路建设技术交流大会上,中国工程院院士王梦恕认为中国是世界上隧道和地下工程最多、最复杂、今后发展最快的国家[2]。近十年的发展与研究证明了这一观点,随着中国的城市化建设不