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《地鐵盾構(gòu)法施工地表沉降的數(shù)值模擬》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、中國(guó)科技論文在線http://www.paper.edu.cn地鐵盾構(gòu)法施工地表沉降的數(shù)值模擬*李安安，柏東良（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，江蘇徐州221008）摘要：文章引入等代層概念，對(duì)地鐵盾構(gòu)施工的開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了隧道埋深、隧道直徑、土體彈性模量、土巖界面位置等因素對(duì)地表沉降的影響。結(jié)果表明，地表沉降變化隨土巖界面的位置不同而不同，地表最大沉降量隧道覆土埋深h和隧道外徑D的比值h/D基本呈線性關(guān)系，隨著彈性模量的增大，地表沉降呈逐漸減小趨勢(shì)且受h/D的影響越來(lái)越小。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；地表沉降；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：T
2、U433NumericalsimulationforgroundsurfacesettlementcausedbymetroshieldtunnelingLiAnan,BoDongliang(Collegeofarchitecturalengineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,JiangSuXuZhou221008)Abstract:Basedontheconceptoftheequivalentcircularzone,theprocessesofexcavateandsup
3、portinshieldconstructionweresimulated.Throughanalyzingtheinfluencesongroundsurfacesettlementcausedbytheburieddepth,tunneltunneldiameter,soilelasticmodulusandrockinterfaceofsurfacesubsidence,someincludeswereobtained.thewiththepositionchangeofearth-rockinterface,thegroun
4、dsurfacesettlementisdifferent,themaximumofthegroundsurfacesettlementhasthelinearityrelationswithh/DthatistheratioofthedepthoftunnelsearthinghandtunneldiameterD.Andwiththeincreaseoftheelasticmodulus,thegroundsurfacesettlementdecreasegradually,andtheeffectofh/Dbecomeless
5、.Keywords:shield;groundsurfacesettlement;numericalsimulation0引言盾構(gòu)法隧道具有對(duì)周圍建筑物影響較小、適應(yīng)軟弱地質(zhì)條件、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，在地[1]下工程中已得到廣泛應(yīng)用。盡管該法已經(jīng)發(fā)展的很成熟，但在施工中不可避免的對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng)，引發(fā)不同程度的地層位移和變形(通常表現(xiàn)為地表沉降)，當(dāng)?shù)貙游灰坪妥冃纬^(guò)一定限度時(shí)，就會(huì)危及周圍鄰近建筑物及其基礎(chǔ)和地下管線的安全，引起一系列巖土環(huán)境工程[2]問(wèn)題，甚至帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此如何合理的控制地表沉降，一直以來(lái)都是大家
6、所關(guān)心的期待解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究指出，盾構(gòu)法修建隧道引起地層位移和地表沉降的主要原因是因施工過(guò)程中的地層損失、地層原始應(yīng)力狀態(tài)的改變、襯砌結(jié)構(gòu)的[3]變形、土體的固結(jié)和次固結(jié)作用等，其中地層損失是主要原因，本文針對(duì)地層損失這個(gè)原因，對(duì)地鐵盾構(gòu)施工地表沉降進(jìn)行數(shù)值模擬。利用大型有限元分析軟件ANSYS建立二維模型，模擬隧道的開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程，分析研究地表沉降影響因素對(duì)其影響。作者簡(jiǎn)介：李安安（1986-），男，碩士研究生，主要研究方向：城市地下工程.E-mail:lianancumt@126.com-1-中國(guó)科技論文在線htt
7、p://www.paper.edu.cn1物理模型1.1物理模型假設(shè)1、地表面和各地層均呈均質(zhì)水平層狀分布；2、忽略地下水的滲透作用，土體變形與時(shí)間無(wú)關(guān)，即不考慮土體的固結(jié)和蠕變作用，只考慮地層損失的影響；3、假設(shè)土體為均質(zhì)各向同性彈性體；4、初始地應(yīng)力只考慮巖土體自重應(yīng)力，不考慮巖土體構(gòu)造應(yīng)力1.2有限元物理模型的建立建立坐標(biāo)系，y軸向上，x軸為水平方向，隧道中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。取模型上表面為地面，坐標(biāo)為+15m，下表面取至-33m，約為5D，x軸方向取至33m，約為5D。考慮到盾構(gòu)隧道及其開(kāi)挖土工環(huán)境的對(duì)稱性以及模型單元的適量，故
8、取隧道的一半建模，所建立的有限元模型見(jiàn)圖1，該模型尺寸為33m×48m，共有488個(gè)單元。引入等代層的概念，根據(jù)表1的材料參數(shù)建立基本的有限元模型，然后在此基礎(chǔ)上改變其中某個(gè)參數(shù)分析其對(duì)地鐵盾構(gòu)施工地表沉降的影響。用plane42單元
