大直径盾构隧道的施工力学行为分析

摘要

本文对复杂地层中大直径盾构施工对隧道的力学作用机理进行阐述,并利用有限元方法着重对千斤顶大小变化及盾构姿态对管片受力的影响进行分析.在复杂地层中掘进的大直径盾构，施工参数控制难度加大，导致作用在管片隧道上的施工荷载随之发生了改变，往往形成隧道设计中无法预计的最不利工况条件，造成管片破坏，这大大降低管片防水性能和受力能力，虽然不一定在施工阶段产生重大事故，但对于隧道的耐久性和隧道内环境的维护无疑具有极大的负面效应。rn 综上可知，盾构施工阶段隧道的受力与管片的拼装及盾构推进状态有着密切联系。本文通过有限元数值模拟着重分析了盾构千斤顶顶力和盾构姿态的变化对管片受力的影响，得到以下结论:(1)在盾构姿态保持不变的情况下，管片开裂随着顶力增大而减小;(2)在靠近约束端出现较多外，还在管片的中线以上管片开裂出现较多;(3)当盾构纠偏时，管片会在纠偏方向出现较多的开裂;(4)同等大小的千斤顶推力下，盾构轴线与管片轴线产生的夹角越大，管片开裂越严重;并且随着盾构轴线和管片环轴线夹角的增大，管片环右半边的开裂在逐渐减少，右半边开裂在逐渐向左转移。