盾构近接隧道施工力学行为分析

盾构法隧道施工阶段管片的力学分析

第29卷第3期岩土力学 V ol.29 No.3 2008年3月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2008收稿日期：2006-04-30作者简介：宋克志，男，1970年生，博士，副教授，主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。

E-mail: ytytskz@文章编号：1000－7598－(2008) 03－0619－06盾构法隧道施工阶段管片的力学分析宋克志1，袁大军2，王梦恕2（1.鲁东大学土木工程学院，烟台 264025；2.北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心，北京 100044）摘要：盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态，易出现局部破损现象。

阐明了盾构施工阶段管片的受力特点，对其常见的局部破损现象及产生原因进行了总结与分析，在此基础上构建了施工阶段的管片力学模型，即一端固定、一端简支的受力构件。

以某盾构工程施工参数为例，运用有限元方法实现该力学模型，按不同工况对其进行了数值模拟，并与现场实测结果进行了对比分析。

研究表明：盾构施工阶段，衬砌管片会在第5～7环之间产生局部破损，与现场出现的管片破损部位十分接近；千斤顶推力的大小、倾角及偏差是导致施工阶段管片局部破损的主要原因，并给出了盾构施工阶段减轻管片破损的一些建议。

关键词：盾构隧道；管片破损；施工阶段；力学模型；千斤顶推力；有限元中图分类号：U 455.43 文献标识码：ASegmental mechanical analysis of shield tunnel during construction stageSONG Ke-zhi 1, YUAN Da-jun 2, WANG Meng-shu 2(1. College of Civil Engineering, Ludong University, Yantai 264025, China;2. Research Center of Tunneling and Underground Works, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)Abstract: During shield construction there are many segmental partial ruptures caused by construction factors which is already confirmed by engineering practices. The segmental mechanical characteristics during construction stage are presented firstly; and then common local ruptures of segment concrete are summarized; and leading causes are analyzed. And based on which mechanical model for construction stage is developed. The model can be described as a fixed-simple component which one end is anchored by clotted grout and the other end is supported by shield sealing brushes. In order to study the segment mechanical properties, a shield tunnel as an example is analyzed; and several cases are simulated by FEM; then comparison between FEM results and field measurement values is made. Study has manifested that most segmental ruptures are located at the fifth ring to the seventh ring which is approximately same to in-situ rupture position of segment. In addition, thrust force and its obliquity and partial difference are the main causes leading to segmental rupture. Finally, some items are suggested to lighten local ruptures of segment during shield construction stage.Key words: shield tunnel; segment damage; construction stage; mechanical model; cylinder thrust force; finite elements1 引言近年来，随着隧道及地下工程建设规模的不断扩大，盾构法应用日益广泛。

盾构隧道施工过程中的地质力学问题研究

盾构隧道施工过程中的地质力学问题研究地质力学问题是盾构隧道施工过程中需要重点关注的一个方面。

地质力学问题的研究对于保证盾构隧道的安全施工和运营具有重要意义。

在本文中，我们将针对盾构隧道施工过程中的地质力学问题展开研究，并提出相应的解决方案。

首先，盾构隧道施工过程中的地质力学问题主要包括岩层稳定性、地下水渗流、地层变形等方面。

这些问题的研究将有助于我们了解隧道施工过程中的地质环境，为施工工艺和施工方案的确定提供科学依据。

一、岩层稳定性问题盾构隧道施工过程中，岩层稳定性是一个至关重要的问题。

如果岩层不稳定，隧道施工过程中可能会发生滑动、垮塌、塌方等情况，严重威胁工人和设备的安全。

因此，我们需要对岩层进行详细的地质调查和工程勘察，了解岩体的结构、岩性、断裂带等特征，从而制定出合理的支护方案。

在岩层支护方案中，我们可以考虑应用喷射混凝土、锚杆支护、预应力锚杆等技术手段，提高岩体的稳定性。

此外，合理的施工工艺和监测手段也是确保盾构隧道施工过程中岩层稳定性的重要措施。

二、地下水渗流问题地下水渗流是盾构隧道施工过程中另一个需要关注的地质力学问题。

地下水渗流会导致隧道周围土体的软化和液化，进而影响盾构机的施工效率和隧道的施工安全。

因此，我们需要进行地下水的水文地质调查，获取地下水的流量、水位以及渗透特性等信息。

对于地下水渗流问题，我们可以采取合理的降水措施，如设置压力分水帷幕、排水井等，降低地下水位；同时，也可以使用土工合成材料，如土工格室、土工膜等，防止地下水的渗透。

这些措施的应用将有助于确保盾构隧道施工过程中地下水渗流问题的控制。

三、地层变形问题地层变形是盾构隧道施工过程中的另一个重要地质力学问题。

地层变形会导致隧道的沉降、拱顶下沉、侧壁变形等情况发生，进而影响隧道的使用功能和安全性。

因此，我们需要对地层的变形特征进行研究，了解地层的压缩性、蠕变性等性质，制定相应的监测和支护措施。

在地层变形控制方面，我们可以采用避免法，即通过选择合适的盾构机施工参数和合理的推进速度等方式，尽量减小地层的变形。

盾构隧道下穿铁路力学行为分析

盾构隧道下穿铁路力学行为分析摘要：采用盾构法施工城市地铁隧道时，如何控制隧道开挖对地表沉降、周边建构筑物的影响是施工所面临的一个重要问题。

本文依托深圳地铁9号线盾构隧道下穿广深铁路，对地面沉降进行计算分析，探讨盾构施工对地层沉降及对上部建构筑物的影响，有助于指导施工。

关键词：盾构隧道，铁路，沉降分析Abstract: It’s an important issue to control the influence on ground surface settlement and buildings nearby when using shield construction of city subway tunnel. By using shield tunnels beneath the Guangzhou-Shenzhen Railway of the Shenzhen Metro Line 9，ground surface settlement was calculated and analyzed，and the influence of stratum settlement and structures built on the upper were discussed, which is useful for guiding the construction.Key words: shield tunnel，railway，settlement analysis1、引言随着我国经济的高速增长，城市规模高速发展、城市人口日益密集、城市交通压力也越来越大。

发展地铁不仅是当前缓解城市交通拥堵的有效途径，对促进和推进城市经济发展有着重要作用，发达的地铁交通也是一个城市现代化程度的重要标志。

目前全国各大城市都在加快地铁建设。

盾构法隧道施工具有安全、快速、地表沉降小等优点，目前已广泛应用于地铁隧道工程，然而，盾构施工诱发的环境问题也日益严重，如何控制地表沉降成为工程的一大难题。

盾构管片结构的力学行为分析

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｑ６５０４＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
· １６７０ ·
吉林大学学报（工学版）
第４１卷
头的位置处削弱很多，因此管片的力学性能与刚度均匀情况下相比，有很大的差别。可见在管片设计中如何将这种环向刚度分布的不均匀性反映到设计计算过程中，决定了管片设计的精确性。
（１）接头部位损失掉的抗弯刚度
为了研究方便，将管片环在第ｉ个接头ｄｉ位
置处损失掉的抗弯刚度展为级数形式：
!
∑ ξＥ１Ｉ１＝ｑｎｓｉｎ（ａｎθ）ｎ＝１
（１）
∫ 式中：ａｎ、ｑｎ
为系数，ａｎ
＝
ｎ２
，ｑｎ
＝
２ π
［ｄｉ ξ ｄｉ－ｃｉ
·
∫ Ｅ１Ｉ１·ｓｉｎ（ａｎθ）ｄθ＋ｄｉ＋ｃｉξ·Ｅ１Ｉ１·ｓｉｎ（ａｎθ）ｄθ］＝ｄｉ
本文结合管片的组成特点，考虑了接头导致的环向抗弯刚度分布不均匀情况，提出了一种可以精确定位管片衬砌的接头位置以及管片环向抗弯刚度不均匀性的力学模型，并对管片的力学行为进行了分析，为实际工程应用提供了参考。
设无接头部位管片横截面的完整抗弯刚度为Ｅ１Ｉ１；接头的存在会导致管片环在接头部位抗弯
刚度下降，设管片环抗弯刚度的损失效率为ξ，则管片环在接头部位损失掉的抗弯刚度为ξＥ１Ｉ１，管片环在接头部位最终剩余的有效抗弯刚度为

盾构隧道施工中的土体力学行为分析与优化

盾构隧道施工中的土体力学行为分析与优化引言：盾构隧道是一种广泛应用于城市地下工程中的施工方法，具有施工速度快、对地表影响小等优点。

然而，在盾构隧道施工过程中，土体的力学行为对施工的稳定性和安全性具有重要影响。

因此，对盾构隧道施工中的土体力学行为进行分析与优化，对工程的成功实施具有重要意义。

一、土体力学行为分析1. 土体承载能力分析：在盾构隧道施工过程中，土体的承载能力是一个重要的指标。

通过对土体的强度参数进行测试，可以评估土体的承载能力。

常用的测试方法包括试验室单轴和三轴剪切试验等。

通过对土体样品的试验结果分析，可以得到不同深度和不同地层土体的承载能力，为施工过程中的土体支撑设计提供依据。

2. 土体变形特性分析：在盾构隧道施工过程中，地层土体会受到应力的作用而发生不同程度的变形。

土体的变形特性对隧道的稳定性和整体变形控制具有重要影响。

通过对土体的弹性模量、压缩模量和剪切模量等参数进行测试，并结合地层的实际情况，可以得到土体的变形特性。

这些参数可以用于隧道施工中的土体支撑设计和施工过程中变形控制的优化。

3. 土体渗透特性分析：土体的渗透特性直接影响盾构隧道施工中的排水和固结效果。

通过对土体的渗透系数和渗透压力进行测试和分析，可以评估土体的渗透特性。

根据不同地层土体的渗透特性，可以合理设计盾构隧道的围岩排水系统，提高施工的安全性和效率。

二、土体力学行为优化1. 土压平衡与非土压平衡施工：在盾构隧道施工中，是否采用土压平衡施工方法是一个需要优化的问题。

土压平衡施工方法通过合理控制土压力，减小土体的变形和影响，对隧道施工稳定性具有重要意义。

然而，在特定地层条件下，非土压平衡施工方法可能更为适用。

通过对不同施工参数和地层条件的分析，可以优化选择合适的施工方法，提高施工效率。

2. 支护结构优化设计：盾构隧道施工中的土体支护结构设计是保证施工安全和隧道稳定的关键。

通过对不同地层土体的力学行为进行分析，结合盾构施工过程中的实际情况，可以优化支护结构的设计。

盾构隧道开挖动力学行为研究

盾构隧道开挖动力学行为研究随着城市建设的高速发展，地下交通系统成为现代城市不可或缺的一部分。

盾构隧道作为一种高效的地下开挖工程技术，广泛应用于城市交通、水利工程等领域。

然而，盾构隧道的开挖过程中存在着一系列的动力学行为问题，对于确保工程的安全与稳定具有重要意义。

本文将围绕盾构隧道开挖动力学行为进行研究，主要包括以下几个方面：盾构隧道开挖的背景与意义、开挖动力学行为的原理与机制、行为分析与数值模拟、影响因素与控制措施等。

一、盾构隧道开挖的背景与意义城市交通的发展需要大量的地下隧道来缓解交通压力。

传统的爆破法开挖存在着噪声、振动、破坏周围环境等问题。

而盾构隧道技术相比传统开挖方法具有速度快、噪声低、振动小、环境污染少等优点，因此在城市地铁、地下通道等工程中得到广泛应用。

了解盾构隧道开挖的动力学行为对于工程的安全施工和项目的顺利进行具有重要意义。

二、开挖动力学行为的原理与机制盾构隧道的开挖过程即是在土体中切割土体并将其推进，同时通过注浆与液压支撑使隧道稳定。

开挖时产生的切削力会引起土体的变形与破裂，而支撑力则通过支架传递到土体中以抵抗切削力和土体的变形。

了解土体的连续力学与断裂力学特性对于盾构隧道开挖的动力学行为研究具有重要意义。

三、行为分析与数值模拟盾构隧道开挖过程中的动力学行为是一个复杂的物理过程，需要通过行为分析和数值模拟等手段来研究。

行为分析可以通过实际监测结果和现场试验来获取相关数据，分析土体的力学行为及其变形情况。

数值模拟则可以通过建立数学模型，模拟和预测盾构隧道开挖过程中的动力学行为。

常用的数值模拟方法包括有限元方法、边界元方法等。

通过行为分析和数值模拟等手段，可以深入了解盾构隧道的开挖动力学行为。

四、影响因素与控制措施盾构隧道开挖的动力学行为受到许多因素的影响，如土体性质、地下水位、地下水渗流等。

这些因素会影响土体的力学特性和变形行为，进而对盾构隧道的开挖造成影响。

在实际工程中，为了确保盾构隧道开挖的安全与稳定，需要采取一系列的控制措施，如合理安排开挖参数、优化支护结构、监测与预警等。

盾构隧道结构内力分析与施工保障措施

ＳｈａａｎｘｉＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ ’ａｎ７１００１８，Ｃｈｉｎａ
摘要盾构机在穿越软硬交错分布的地层时，密闭舱内土压力的大小是保证前方土体稳定的重要因素。以北京地铁的设计与施工为研究对象，在盾构隧道穿越复杂多变的地层条件
纵向接头的环间传力效果。
２计算条件与计算模型
２．１计算条件隧道采用单层装配式钢筋混凝土管片衬砌，隧道内直径５４００ｍｍ，管片厚３００ａｒｍ，宽１２００ａｍ。衬砌环分为６ｒ块，下部三块标准块的圆心角为６７．５。，两邻接块的圆心角为６７．５。，封顶块的圆心角为２２．５。。管片衬砌环在纵向按错缝式拼装，纵向接头为１６处，按等角度２２．５。布置。拼装方案：以两环为一组，第一环左偏２２．５。，第二环右偏２２．５。的拼装。分块图见图１所示。
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｉｚｅｏｆｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｓｅａｌｅｄｃａｂｉｎｉｓｔＯｅｎｓｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｆｒｏｎｔｓｏｉｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ｐｒｏｃｅｓｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓ．

近距离交叉盾构隧道力学行为研究

（ａ）工况２（ｂ）工况４
洞和上洞；每步开挖３ｍ并立即施作衬砌和壁后注浆，单洞
开挖完成需要１４步，下洞开挖完成后按相同方法开挖上洞，
图５地层沉降等值线
沉降值最大值位于隧道拱顶正上方处地表，当先建隧道贯通
选取两条隧道轴线所在竖向平面为研究对象，４种工况
下隧道轴线上方地表纵向沉降曲线如图７所示，图中填充色块为盾构位置。计算结果表明，重叠隧道施工引起的地表纵
向沉隆曲线形状与单个隧道施工类似，盾构掘进对前方地表沉降的影响主要位于在刀盘前方约９ｍ的范围内，超过这一距离，地表沉降受到的影响较小。且盾构后方的地表沉降大于盾构前方地表沉降。
隧道、后建隧道贯通时考察断面上的地层沉降等值线。从图中可以看出，由两条隧道开挖引起的地层沉隆形状与单个隧
沿隧道纵向位置（ｍ）
图６地表横向沉降曲线
道开挖总体相似，即在横向平面内，拱顶上方土体发生沉降，
而拱底附近土体由于开挖卸载而向洞内隆起，最大沉隆值分别产生于拱顶和拱底；纵向断面中，盾构后方的地层沉降大
￡霉拳、ａＦ ●
于盾构前方地层沉降。值得注意的是，由于重叠隧道二次扰动，地层沉降曲线发生了重分布，不同位置的土体变化趋势不同，后建隧道上部和先建隧道底部的地层沉隆明显加大，两隧道之间的夹土体地层在后建隧道开挖后出现了向上的

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置；盾构隧道正常施工条件下既有隧道是在
安全的。
关键词盾构隧道
市政隧道
近接施工
施工力学行为
１引言
Ｍ２线工程的影响；白廷辉Ｌ应用边界单元法对９］相邻隧道３种典型叠交位置关系引起的地层位移场分布规律及相互影响进行了分析。为揭示盾构近接施工下穿含围护桩矩形公路隧道对既有隧道和围护桩的影响，者采用有限元法，笔在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上，
．蕊３Ｓ１１．０
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礴圈
图３盾构隧道和矩形隧道相互位置关系
＿圈圈
、
固重基窦圈
口口圈
图５双洞掘进完成后地表沉降（位：单ｍ）
地层区域受到隧道本身和桩基的制约，沉降明其
显偏小。
图９单线贯通后既有隧道变形／ｍ
３２既有隧道应力与变形．
４ｒ的围护桩对其实施保护，长桩基长度为ｎ最

近接隧道盾构施工的力学影响与施工对策研究

１工程概况某市地铁３号线一区间隧道，经规划后调整为上
诸多因素，新规划的路网难免出现平面上的局部交叉或者较为复杂的平行近接区间线等布置方案。如深圳地铁龙岗线老街一晒布站区间隧道，左右线规
划方案为分开２条单线式隧道方案，上行线与下行
线内的区域。在此工程背景下，探究 “ 先浅后深” 和 “ 先深后浅”两种不同的施工工序对早发隧道的影响。
作者简介：陈玲（１９７５一），女，河南许昌人。高级工程师，主要从事公路桥梁方面有关工作。Ｅ — ｍａｉｌ：１６０６３６０３７０＠ｑｑ．ｃｏｎ。ｒ
收稿日期：２０１６— ０５—１５
化花岗片麻岩，自下而上分别为残积层和全风化层，层顶以上分别为中粗沙砾层、粉质黏土层以及素填土
层。隧道推进前期，对两线所夹岩土体采用高压注浆密实的方案进行预加固。岩土体加固范围为下行区间
线隧道拱顶９０。范围以内、衬砌环沿径向以外３．０ｍ
近接隧道盾构施工的力学影响与施工对策研究
陈玲
４６１０００）（许昌华通路桥监理检测有限公司，河南许昌
摘
要：通过对某近接区间隧道盾构施工的数值仿真和计算，研究在平面重叠的隧道施工中，
后推进隧道施工对既有线管片的应力重分布影响。对比不同施工顺序导致地表沉降的数值计算值，并结合现场地面沉降观测值，证实了在近接隧道盾构施工中使用数值仿真计算的方法可行，先浅后

隧道施工中,盾构法施工隧道的纵向受力分析

隧道施工中，盾构法施工隧道的纵向受力分析一、纵向变形分析纵向变形的原因大致有两种：1、由于外部荷载不均匀或地层不均匀引起的纵向：这种情况发生在高架道路荷载纵向荷载突变，或隧道所穿越的土层物理性能变化很大，如越江隧道的江、岸结合处;隧道站间下某些区段存在软弱下卧层等。

2、由于大桥线型刚度不匹配产生的纵向变形：在地震等偶然荷载作用下，教育工作井与隧道连接处，很容易发生不均匀沉降移位甚至断裂。

二、计算模型盾构法隧道模型化数十种的方法有很多种。

例如，将管片环和管片环接缝，分别用梁单元(或壳单元)和弹簧单元来模拟建立三次方模型;将一个管片环作为一个梁单元，管片环结合面的接缝作为弹簧单元，然后各自或进行模型化，最后把模块这些单元相互连接组成骨架模型等。

这样的三次方模型和骨架模型，都是对隧道进行相当细小的模型化，然后就可以对一个一个管片环进行研究，理论上比较准确，而且是可以变化调整的。

但是，炸桥盾构隧道通常是由成千上万的管片环组成，这些模型的单元数过于庞大，不确定风险因素必然增多，所以在概念设计上用的较少。

本文采用的是实践中常用的等效连续化模型。

该模型炸桥是将管片环与接头并不一一模型社会化，而是用纵向变形特性相似模拟一些梁单元来的隧道全长或某一区段的一种模型。

在轴力、弯矩作用下梁模型的轴向与相同荷载作用下隧道的轴线变形一致，由三、纵向计算影响风险因素结构物沉降的因素比较复杂，从土力学开始发展起，显现出来过各种计算方法，丝尾无限弹性空间理论、半无限大弹性平面假说、土财务压力直线分布法、基床系数法等，地下隧道变形的计算理论公司目前多采用“基床系数法”。

以上海黄浦江某越江隧道方案为例进行计算。

隧道外径为11000mm，内径为9900mm，管片环的宽度为1200mm，混凝土(C50)的弹性模量为34500N/mm2，根据考虑横断面影响的刚度折减法，计算时对抗弯刚度(EI)作0.7的折减。

塑性弹性刚度比α取0.0005，沿环向一维有24个为M36、8.8级的螺栓，螺栓长826mm，直径36mm，弹性模量为206000N/mm2，屈服应力为640N/mm2，极限应力为800N/mm2.1、隧道上荷载发生突变的情况No.22002温竹茵等盾构法铁路桥的纵向受力分析SPSTSPECIALSTRUCTURESNo.22002从计算弯矩图中可以看出，在岸边与江中荷载突变处隧道弯矩较大，在隧道与工作相连处弯矩也比周边弯矩大。

盾构隧道施工阶段管片上浮的力学分析

材料与设备
盾构隧道施工的主要材料包括管片、衬砌、防水材料等。其中，管片是盾构隧道施工的关键组成部分，通常由混凝土或钢筋混凝土制成，具有较高的强度和耐久性。在施工过程中，管片需要与盾构机配合使用，通过拼装成环来形成隧道的主体结构。
盾构机是盾构隧道施工的核心设备，主要由刀盘、盾构壳、拼装机等组成。在施工过程中，盾构机的刀盘切削土体，盾构壳保护开挖面，拼装机则负责将管片拼装成环。此外，还需要通风设备、给水设备、起重设备等辅助设备来完成盾构隧道施工。
参考内容
一、引入
盾构隧道是一种常见的地下工程建设形式，其隧道衬砌通常由一系列管片拼接而成。管片接头作为隧道衬砌的关键部位，其抗剪力学性能直接关系到隧道的稳定性、安全性和使用寿命。因此，研究盾构隧道管片接头抗剪力学性能具有重要意义。
二、抗剪力学性能分析
盾构隧道管片接头抗剪力学性能主要包括抗剪承载力和剪切变形两个方面。抗剪承载力是指管片接头在受到剪切力作用时所能承受的最大荷载，是评价接头性能的重要指标。而剪切变形则反映了管片接头在受到剪切力作用时的变形程度，其大小直接影响着隧道的整体稳定性。
研究方法
本次演示采用实验模拟与数值分析相结合的方法，对铁路盾构隧道管片结构接缝的力学行为进行研究。首先，通过实验模拟获取管片接缝在不同荷载条件下的变形、开裂、疲劳等性能数据；其次，利用数值分析方法对实验结果进行深入分析，探讨管片接缝力学行为的规律和特点；最后，结合实际工程实践，对实验结果进行验证和应用。
4、改进管片连接方式：采用更加可靠的连接方式，提高管片的整体性和稳定性，降低上浮的可能性。
5、增加止水措施：在掘进过程中加强止水措施，降低地下水压力对管片的作用。
结论
盾构隧道施工阶段管片上浮是一个常见的力学现象。为了解决这一问题，可以通过优化掘进参数、加强地表沉降控制、增加管片配重、改进管片连接方式和增加止水措施等手段来降低管片上浮的可能性。在施工过程中，需要综合考虑各种因素，制订合理的施工方案，以确保工程质量。

下穿铁路的盾构隧道纵向力学行为研究

李
围：下穿铁路的盾构隧道纵向力学行为研究
・３・ｌ
为，则将ｎ环连成１环后，其等效刚度变成ｒ（／叩Ｘ为等效刚度系数）。２１等效抗弯曲刚度系数．
一 …）
３２算参数．
根据设计的９块等分管片型式及其纵向螺栓的布置，采用管片纵向接头等效刚度系数的计算公式，可计算出各刚度系数：管片纵向接头抗弯刚度系数ｋ１５１Ｎ・／ａ，抗拉刚度系数ｋ１２４Ｘ＝．５Ｘ０ｋｍｒｄ＝．１Ｎｍ，抗剪刚度系数ｋ０ｋ／＝１８Ｎｍ。隧道．５Ｘ１ｋ／０
方式下穿火车站，采用盾构法施工。隧道施工导致铁
路路基下沉，同时铁路火车荷载较大，在盾构隧道管片衬砌结构的纵向会产生弯曲变形，从而增加了隧道
结构的内力。因此，必须进行隧道的纵向力学行为分析。
ｍ。管片设计为９块等分的型式，见图１。采用两环
学行为的研究较多，尤其是盾构隧道修建较多的日
本，采用了有限元数值模拟和室内相似模型试验的方法，进行了管片衬砌结构纵向力学行为的静动力研究。本文建立了梁一地层弹簧简化计算模型，并对不同埋深、不同轨道布载和不同管片等效环数条件下，盾构隧道的纵向力学行为进行了有限元分析。
一
组的错缝拼装方式：第一环Ｋ块在拱顶正上方；第
二环Ｋ块从拱顶正上方左偏或右偏２。Ｏ。管片的幅宽
为２０ｍ。．
目前我国对盾构隧道管片衬砌的力学分析，主要以环向为主，因纵向为三维问题，加上装配式管片结构的复杂性，计算难度较大。国外对盾构隧道纵向力

盾构隧道施工中的土体变形与支护力学分析

盾构隧道施工中的土体变形与支护力学分析在盾构隧道施工中，土体变形与支护力学分析是一个必不可少的环节。

土体变形与支护力学分析旨在通过对土体在施工过程中的变形机理与力学行为进行研究，为盾构隧道的施工过程和施工方案的设计提供科学依据。

本文将就土体变形机理和支护力学分析两个方面进行探讨和分析。

首先，土体变形机理是理解土体变形与支护力学分析的首要前提。

盾构隧道施工中的土体变形主要包括周围土体的沉降和变形、土体的开挖坍塌以及土体与管片的相互作用等。

在施工过程中，盾构机将通过推进管片的方式开挖土层，这个过程中土体会受到剥离、变形和沉降的影响。

因此，在进行支护力学分析前，必须对土体的变形机理有一个清晰的认识。

其次，在进行支护力学分析时，需考虑以下几个方面。

首先是土体的力学性质，包括土体的强度、压缩特性、渗透特性和抗剪特性等。

这些土体力学性质的研究可以通过室内试验和现场观测获得。

其次是盾构隧道施工中的支护方式，一般来说，盾构隧道施工采用钢支撑、喷射混凝土和地下水治理等方式对土体进行支护。

对于不同的支护方式，需具体分析其对土体变形的控制效果。

最后是施工过程中的变形监测与控制，通过对变形监测数据的实时观测和分析，可以及时调整施工方案，防止不可预见的土体变形。

在进行土体变形与支护力学分析时，需使用一系列的计算方法和数值模型。

例如，常用的计算方法包括剪切层理理论、固结理论和极限平衡原理等。

而数值模型分为二维和三维的，可以通过地下工程软件进行计算和模拟。

这些计算方法和数值模型的应用，可以帮助工程师分析土体在施工过程中的变形与受力状态，并为隧道施工提供支护方案和施工参数的依据。

需要注意的是，在盾构隧道施工中，土体变形与支护力学分析不是一次性的过程，而是一个动态过程。

随着盾构机的推进，土体的变形与受力状态会持续发生变化。

因此，施工过程中需要根据实际情况，实时进行变形监测与分析，并及时调整支护方案，以确保隧道施工的安全与顺利进行。

《2024年北京地铁新机场线超近接上跨既有隧道施工影响分区及加固措施效果分析》范文

《北京地铁新机场线超近接上跨既有隧道施工影响分区及加固措施效果分析》篇一一、引言北京地铁新机场线作为连接市区与新机场的重要轨道交通工程，具有至关重要的地位。

近期，该项目面临着超近接上跨既有隧道施工的复杂工程环境，这无疑对施工安全、工程质量以及既有隧道的使用安全提出了极高的要求。

本文旨在分析新机场线施工对既有隧道的影响分区，并探讨加固措施的效果，为类似工程提供参考。

二、工程背景及施工影响分区北京地铁新机场线项目涉及超近接上跨既有隧道施工，该段工程地质条件复杂，周边环境敏感。

施工过程可能对既有隧道产生挤压、振动等影响，进而影响其结构安全和正常使用。

根据施工影响程度，可将影响区域分为近接区、上跨区和周边影响区。

近接区主要是指新老隧道近距离并行或交叉的区域，该区域施工对既有隧道的影响最为显著。

上跨区指新机场线从既有隧道上方跨越的区域，该区域施工可能对既有隧道产生振动影响。

周边影响区则是指除近接区和上跨区外的其他区域，虽然影响相对较小，但仍需考虑其对既有隧道的影响。

三、加固措施及实施针对新机场线施工对既有隧道的影响，采取了一系列加固措施。

首先，在近接区采用盾构法施工，以减少对既有隧道的挤压和扰动。

其次，在上跨区采用减振型轨道铺设，以降低施工振动对既有隧道的影响。

此外，还采取了隧道内部加固、注浆加固地层等措施，提高既有隧道的结构稳定性。

四、加固措施效果分析（一）盾构法施工效果分析盾构法施工在近接区有效减少了施工对既有隧道的挤压和扰动，降低了结构损伤的风险。

通过精确控制盾构机的推进速度和方向，确保了新老隧道之间的安全距离，有效保护了既有隧道的安全。

（二）减振型轨道铺设效果分析减振型轨道铺设在上跨区显著降低了施工振动对既有隧道的影响。

通过采用减振材料和减振设备，有效减少了振动传递到既有隧道，保护了其结构安全和使用功能。

（三）其他加固措施效果分析隧道内部加固和注浆加固地层等措施有效提高了既有隧道的结构稳定性。

通过加强隧道内部的支护结构，提高了其承载能力；注浆加固地层则改善了周边土体的力学性能，减少了新老隧道之间的相互影响。

盾构隧道施工中的土体力学行为模拟与分析

盾构隧道施工中的土体力学行为模拟与分析1. 引言盾构隧道施工是现代城市基础设施建设中常用的方法之一。

在施工过程中，土体的力学行为对盾构隧道的稳定性和安全性有着重要影响。

因此，进行土体力学行为的模拟与分析对于设计和施工的决策具有重要意义。

2. 盾构隧道施工中的土体力学行为模拟方法2.1 数值模拟方法数值模拟方法是目前应用最广泛的模拟土体力学行为的方法之一。

该方法通过建立数学模型，并采用有限元法、边界元法等数值计算方法，对土体行为进行模拟。

数值模拟方法能够考虑土体的非线性、孔隙水压等因素，较为准确地预测盾构隧道施工中的土体变形、应力、稳定性等问题。

2.2 物理模拟方法物理模拟方法通过建立物理模型，利用模型进行试验，来模拟土体力学行为。

常用的物理模拟方法包括模型缩尺试验和桩基试验。

物理模拟方法在预测土体力学行为方面具有一定的优势，尤其对于复杂地质条件的情况更能够提供准确的结果。

3. 盾构隧道施工中土体力学行为的分析3.1 土体变形分析在盾构隧道施工过程中，土体的变形是一个重要的问题。

变形分析可以通过数值模拟方法或物理模拟方法来进行。

该分析能够预测土体的沉降、挤压、扭转等变形情况，为施工工艺和安全措施的制定提供依据。

3.2 土体应力分析土体的应力分析是盾构隧道施工中的另一个关键问题。

应力分析能够揭示土体承受的力的分布情况，指导施工过程中的支护设计和施工方案的选择。

数值模拟方法可以通过模拟盾构掘进、支护等施工过程，得出土体的应力分布。

3.3 土体稳定性分析土体的稳定性是盾构隧道施工中要重点关注的问题。

稳定性分析可以通过数值模拟方法对土体的破坏和失稳情况进行预测。

分析结果可以提供工程师参考，采取相应的修正措施，确保盾构隧道的施工安全。

4. 盾构隧道施工中土体力学行为模拟与分析的应用4.1 施工方案制定盾构隧道的施工方案制定需要充分考虑土体的力学行为。

通过模拟与分析，可以通过不同的施工参数和工序进行试算，选择最佳的施工方案，确保施工的平稳进行。

浅谈盾构法隧道施工分析

浅谈盾构法隧道施工分析摘要：总结盾构法施工前提的风险源，对各风险源提出规避措施。

关键词：盾构法施工风险源规避随着我国日益发展交通与社会可持续发展的需要，在城市中修建地下铁道已逐渐增多。

而盾构法更是随着沿海城市与上海，杭州等地地铁的发展，地质条件的特殊性等原因，从众多工法中脱颖而出得到了最广泛的应用。

现今我国隧道区间施工多采用明挖、暗挖、盾构等工法或各区间段多种工法相结合运用。

盾构法本就是在国际上一种备受争议的一种隧道施工方法，主要原因为一次性投资大，造价高，风险源多样。

盾构的施工的风险源主要为以下几点：地质，水文，边界条件方面地下工程施工的地质、水文、边界条件是施工方法决策的依据，因此搞清这些问题施工成败的关键，对盾构工程尤其重要。

盾构机单种类机型适应地层变化和断面变化情况能力弱，因此对地质、水文及其地下，地面上构（建）筑物勘察情况必须熟悉了解以下几方面：地质：土层层次分布规律，不同土层的物理与力学特性，埋深，不良地层情况等。

水文：水的腐蚀性，水的补给来源，土层的渗透性、含水量，水位压力的确定。

地层中的障碍物：建筑基础、各种管线、废弃构筑物及其一些其他特殊情况，如孤石、暗浜。

地面构筑物的类型和基础特征：构筑物的使用年限，机构与基础类型，是否为保护文物，构筑物与隧道的空间位置。

盾构机的选型在地质，水文，边界条件等熟悉的情况下，符合设计要求，就可以对盾构机进行选型，但也要注意以下几个方面：刀盘、刀具的适用性主轴承，推力，扭矩，对地层反力的适用性螺旋输送器，对弃渣状态和进度要求系统压力状态使用寿命3.施工管理从经济角度说，盾构法施工工艺复杂，培养熟悉的操作工人时间较长，且设备设计、生产、组装时间长；准备困难，且造价高，只有长距离掘进时才较经济；单种类机型适应地层变化和断面变化情况能力弱。

从技术角度说，始发与接收时要注意方向失控，进（出）洞口断面土体失稳；推进中要选择合适管片，防止盾尾卡死；土压力与出土量的控制，以防止地面沉降较大，对地面建（构）物产生破坏；施工过程状态的监测。

隧道工程施工过程中的力学分析

隧道工程施工过程中的力学分析摘要：在城市里建造地铁隧道，从开始到结束基础设施项目，必然会有很长的时间。

随着城市地铁隧道的挖掘，城市地下岩石和土壤的原始物理和机械平衡将会改变。

通过重新调整和改变内部岩石和土壤物理机械的因素，在建设过程中达到了新的平衡和稳定状态。

因为建筑工程的实行过程无法跳离三维空间去实施的，因此大小问题随着时间和空间的变化而变化。

除了修建地铁隧道外，其他项目，如公路隧道、甚至地面建筑、构筑物及其基础都是暂时性的，必须考虑到设计、研究对象和装载方法随着时间的推移而改变产生的后续影响。

因此，本文介绍了一种方法来分析隧道建筑过程的力学情况，并通过一种更接近实际工程的理论研究策略来分析隧道的建造过程。

关键词：隧道；施工工程；力学特点；作用分析引言：由于国家经济的快速发展和西部发展战略的实施，高速公路的交通大幅增加，现有线路的技术转型在建设中占有重要地位。

在重建现有线路的过程中，现有的隧道作为控制项目作为线路的重建也必须同时进行重建。

由于地质学地形和建筑条件的限制，在许多情况道路部分下不可能修建内容为重复修线的项目工程。

我们需要扩大现有的隧道，扩大现有隧道的自由部分，以增加通过车流量，以此来满足日益增长的行车需求。

目前，对现有隧道扩大计划的研究仍然非常罕见，因此对现有隧道的力学研究尤其重要。

[1]1.隧道的概况隧道是一种地下建筑，与地面建筑明显不同。

这一区别在很大程度上反映出，它的建造和随后的工作通常是在山区环境中进行的，具有一定的应力和应力场的历史[2]。

在隧道挖掘和建造之前，在岩层本身就有一个初始的应力场，经过长时间的整合过程，应力能随应力场的深度而变化。

隧道的开采，特别是岩石周围脆弱的土壤中的隧道，严重破坏了基层应力场的平衡状态。

[3]1.隧道施工过程中面临的状况隧道的挖掘产生了大量的岩石，最初受到一定的压力，导致该隐周围的岩石边界从最初的固定和稳定边界转变为原始的固定和稳定边界。

因此，周围的品种做出了相应的反应。

盾构管片接头力学行为的有限元分析

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14
转角/rad
接触并相互挤压时 , 橡胶止水条的压缩刚度达到很大的量值。由图 6 可知 : 加荷前止水条空洞较多 , 加荷后空洞被压缩。当压缩荷载达到一定数值时 , 止水条空洞完全被压紧 , 变为矩形形状。从图 7 可知止水条空洞压紧受力临界值为 5 0 kN/m , 换算管片可知利用无空洞的止水条模拟实际有空洞的止水条具有足够的精度 , 接头变形计算无大的误差。
为了分析管片手孔端面与螺栓之间、弯螺栓杆
췍c 为最大单轴压应力 ; 췍u 为单轴极限压应力 ; 췍 췍c 的单轴 σ σ e c 为相应于σ 췍tp 为断裂瞬时拉应力。 σ
췍 췍t 为单轴开裂应力 ; 췍 应变 ; e u 为单轴极限应变 ; σ e t 为单轴开裂应变;
3636接头受力的复杂性使试验成为研究接头力学性能的最直接方法但因各种原因试验不易进行在这种情况下数值试验成为室内足尺试验的最佳补充92920r270911r300696460r2700848230结合有限元建立管片三维有限元数值模型r282848230r270048230r270曲螺栓等部分采用相关接头荷载的加载方法及加载制度研究盾构隧道管片接头变形接头刚度和强度接头及手孔附近区域的应力分布规律分析管片接头应力分布及薄弱部位研螺栓轴力在不同偏心荷载下的变化规律
总第 1 6 4 期
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盾构管片接头力学行为的有限元分析