重庆地铁TBM施工对隧道围岩影响区域的研究

展， 具有十分重要 的理论意义和实用价值． 本文就重
庆地铁 ６ 号线施工中 Ｔ Ｍ 开挖引起 的不同级别 围 Ｂ 岩 等 情况 下 的 围岩应 力变 化 的影 响 范 围进行 计算 分
析．
１ 工 程 概 况
重 庆市 轨道 交通 科研 试 验工 点 ６ 线一 期 工程 号
区间（ 以下简称一期工程） 长度 ２． ９ ｍ， 中地 ０ ５ ０ｋ 其
材料 。 泊 比 来自黏聚 力ｃＭＰ ／ ａ
壁后注浆层环状假设 ： 由于在土体渗透性、 疏密 度、 地下水 、 注浆压力等 因素影响下的注浆层厚度和 形 状 较难 量化 ， 实 际 的 二 维模 拟 中假 设 壁 后 的注 故
浆层 为一 均质 、 厚 的弹性 圆环 ， 力学 参数 结合 工 等 其
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重 庆 地 铁 ＴＢＭ 施 工对 隧 道 围岩 影 响 区域 的研 究
黄 明 普
（ 中铁 十八局集 团隧道工程有限公司 ， 天津 ３０２ ） ０ ２ ２
摘
要： 依托 重庆地铁 ６号线 一期 工程 ， 应用有限元 分析软件 进行 数值 模拟 计算 ， 算 了不 同围岩级 别、 同近接 计 不
计算 荷载 主要 考 虑地层 自重应 力场 和支 护 结构
的重 力．
３ 计算 结果及 分析
考 虑 到 ＴＢ 机 通 过 几 种 不 同 围 岩 情 况 ， 际 Ｍ 实
中又有不 同的近接方式 ， 以及不同的近接距离 ， 为了 使计算更具有一般性 ， 结合此工程的实际情况 ， 全面 考虑 Ⅲ 、 Ｖ级 围 岩情 况 水 平 双洞 和垂 直 双 洞 ， Ⅳ、 双
图 ２ Ｖ级 围 岩 双 洞 间距 ５ｍ 应 力影 响 范 围
Ｆ ｇ ２ Ｖ—ｏ ｋｓｒｓ ｉ ｆ ｅ ｃ ｏ ｅ ｆ ｉ ． ｒ ｃ ｔ ｓ ｎ ｕ ｎ ｅｓ ｐ ｅ ｌ ｃ ｏ
５ ｍ ｕｂ ｅｈｏｅ ｓ ｃｎｇ ｄｏ ｌ ｌ ｐａ ｉ
程实际按照将 围岩参数提高一个 等级来确定．
下 段 长 度 １ ． ８ ｍ （ Ｍ 施 工 段 左 线 长 ７ ９ １ １ ６ ６ ｋ ＴＢ ． ２
ｋ 右线长 ７７ １ｋ ， ｍ， ．８ ｍ） 占区间长度的 ７． ． ５ ７ 一期 工 程 ＴＢ 试 验段 区 间隧 道穿 越 岩 层 主要 为 ： 岩 、 Ｍ 砂 砂质泥岩 、 泥质砂岩及局部人工填土夹杂粉质黏土．
洞净 距分 别 为 ２５ １ ，５ｍ， ２ ， ，０ １ 共 ４种工 况．
计算分析 中通过对 比开挖前施加 自重荷载时产 生的初始应力 （ 第一主应力和第三主应力） 与双洞均 完成开挖且 Ｔ Ｍ 通过后形成 的围岩应力 （ Ｂ 第一 主 应力和第三主应力） 来划定影响范围． 以前 、 后应力
０ 引言
专家们曾预言 ，１ ２ 世纪将是开发和利用地下空
间的世 纪 ． 随着 我 国交 通 事业 的蓬 勃 发展 ， 下空 间 地
２ 计算模 型及参数选取
计算采用“ 地层 一结构” 模式 ， 弹塑性平 面应变 模型 ， 有限元分析所采用 的计算模型如图 １ 所示． 根 据一般力学理论 ， 隧道模 型计算边界按照隧道施 工 对 围岩的影响可 以忽略来选取 ， 模型左右边界 到隧 道 边 距离 ３ 下边 界取 到 隧道 底部 边界 的距 离 ４ ０ｍ， Ｏ ｍ， 上边界取为距 隧道边 ３ ． ０ｍ 计算模型中 ， 围岩采 用 Ｐａｅ４ 单元 ， ｌ ２ ｎ 初期支护采用 ｂ ａ 单元． 型 ｅｍ３ 模 边界条件如下 ： 顶面为 自由表 面， 两边为横 向约束 ， 底面为固定约束． 计算 中岩土材料的非线性按 Ｄ Ｐ材 料处理 ， 塑性准则使用 Ｄ ｋｒ ｒ ｅ屈服准则． ｍｃｅ Ｐａ ｒ － ｇ
被认 为是 尚未充分利用 和开 发的宝贵 自然资源， 尤 其是近些年城市化进程 的加 剧 ， 引发 了严重地交通 拥挤问题． 地铁 的施工及建设在这样 的大背景下发 展迅速 ， 因为它是一种有效缓解城市地面交通拥挤 的方式 ， 同时可提 高人们 的生活质 量和效率． Ｂ Ｔ Ｍ
开 挖 方式 由于其 高效 、 全等 一 系列 优点 ， 地铁 施 安 在 工 中深 得 青 睐． 于 城 市 地 铁 工 程 的 不 断 发 展 及 鉴 ＴＢ 各 种 优 点 ， 入 系 统 地 研 究 敞 开 式 ＴＢ 技 Ｍ 深 Ｍ 术 ， 于 充分 利用 地下 空 间 ， 对 实现 城 市 和谐可 持续 发
方式、 不同双洞净距情况 下的围岩应力 变化值 ， 为依据 划定 不 同的影响 范 围， 以此 分析 了影响 范围的发展 趋 势， 为
类似 工程 实例提供借 鉴和参考依据．
关键 词 ： 铁 隧道 ； 响分 区； 地 影 近接 施 工 ； 值 模 拟 数
中图分类号 ￣ ＴＵ９ ３
文献标 志码 ： Ａ
＊ 收稿 日期 ：０ １０ —０ ２ １－３１
作者简 介 ： 黄明普 （ ９ ５）男 ， 北武邑人 ， １ ６ 一， 河 高级工程师
１ ２
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交
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第 ３ Ｏ卷
体完整性系数的影响． 具体参数如表 １ 所示．
表 １ 计算 参数
Ｔ ｂ １ Ｃａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ａ ． ｌ ｕ ａ ｉ ａ ａ ｔｒ ｏ
ＴＢ 施 工段 内主要 以 Ⅳ级 围岩 为 主 ， ＴＢ 施 工 Ｍ 占 Ｍ 段 ９ ； ８ Ｖ级 围岩 占 ＴＢ 施 工 段 ２ ． Ｍ
图 １ 网 格 模 型
Ｆｉ．１ Ｍ ｅ ｈ ｍ ｏ ｅ ｇ ｓ ｄｌ
计算 时围岩 和衬砌 结构 的物理力学指标 根据
《 庆市 轨道 交通 ６号线 工程 地质勘 察报告 （ 重 详 勘）和《 》 铁路隧道设计 规范》 选取 ， 弹性模量考虑岩
第 ３卷 Ｏ
第３ 期
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Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ ３ １３ ．
２１ ０ １年 ６月 文 章 编 号 ：０ １４ ７ （０ １０ —０ １０ １０ —３ ３ ２ １ ） ３０ １ —３
Ｊｕｎ ｌ ｆＬ ｎ ｈ ｕＪａ ｔｎ ｉｅｓ ｙ ｏ ｒａ ｏ ａｚ ｏ ｉｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｔ