盾构隧道下穿对机场跑道影响的随机有限元数值模拟分析

摘要

岩土体的空间变异性是被广泛接受的,以土体参数空间变异性为切入点,依托广州白云国际机场三期改扩建工程3号通道下穿机场跑道工程,采用基于高斯型自相关函数和K-L级数展开法的随机场理论研究,建立多层土体弹性模量随机分布的盾构下穿机场跑道随机有限元模型,系统分析盾构下穿时隧道施工参数和岩土体参数对机场跑道的影响规律。研究结果表明,土体参数的空间变异性不会改变盾构下穿时跑道变形趋势和规律;相比于确定性分析,考虑道面下卧土体参数变异性的随机分析可充分表征跑道变形趋势和范围,其结果更具参考价值;多层土体弹性模量水平波动距离和竖向波动距离均对随机计算结果的影响较小,表明土体弹性模量波动距离不是影响计算结果的决定性因素,基于弹性模量波动距离变化建立的随机有限元模型是稳健的;确定性分析和随机分析得到的跑道最大沉降均随着地层损失率的增大而线性增大,但基于随机分析得到的不同地层损失率下跑道最大沉降均值略大于确定性分析结果。