小凈距曲線盾構(gòu)隧道的三維數(shù)值模擬分析

隋濤

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司 200092)

引言

小凈距(≤0.6D,D為隧道外徑)盾構(gòu)隧道[1]管片結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移等受相鄰盾構(gòu)隧道管片的影響,即在既有隧道外徑以內(nèi)范圍施工時(shí),后筑隧道會(huì)對(duì)先筑隧道產(chǎn)生較大的影響。張明聚等[2～4]對(duì)小凈距平行盾構(gòu)隧道施工中后行隧道掘進(jìn)引起的先行隧道管片附加應(yīng)力的變化規(guī)律進(jìn)行了深入研究。許少輝[5]采用數(shù)值軟件對(duì)并行的小凈距盾構(gòu)隧道進(jìn)行了三維數(shù)值模擬的相互作用響應(yīng)分析,其結(jié)果表明,當(dāng)隧道凈距較小時(shí)(≤0.5D),盾構(gòu)隧道之間的影響非常大。本文應(yīng)用midas-gts 數(shù)值分析軟件,對(duì)小凈距曲線(最小轉(zhuǎn)彎半徑為80m)盾構(gòu)隧道進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)其數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了分析,以此研究管片結(jié)構(gòu)的受力特性。

1 工程概況

某小凈距曲線盾構(gòu)隧道工程位于軟巖地區(qū)(Ⅴ級(jí)圍巖),地層從地表往下依次為填土、強(qiáng)風(fēng)化巖石地層、中風(fēng)化巖石地層。隧道主要穿越中風(fēng)化巖層,隧道頂覆土約7m,兩條曲線盾構(gòu)隧道(轉(zhuǎn)彎半徑80m) 凈距(外徑之間距離) 約1.25m,盾構(gòu)隧道內(nèi)徑4.25m,壁厚0.25m,錯(cuò)縫拼裝,C55 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。數(shù)值分析中,根據(jù)文獻(xiàn)[6]的研究成果,彈性模量取為壓縮模量的5 倍,土層參數(shù)見表1。

表1 地層參數(shù)及盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Geological parameters and shield segment structure parameters

2 數(shù)值模擬

2.1 基本原理

數(shù)值分析模型將地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個(gè)受力變形的整體,按照連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理來(lái)計(jì)算地下建筑結(jié)構(gòu)以及周圍地層變形,不僅計(jì)算襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形,而且計(jì)算周圍地層的應(yīng)力,充分體現(xiàn)周圍地層與地下建筑結(jié)構(gòu)的相互作用。……