邻近基坑开挖对盾构隧道结构影响的精细化数值分析

在邻近隧道进行基坑工程时,开挖作业所引起的卸荷效应将破坏隧道与土体之间原有的受力平衡,从而在隧道结构中产生附加应力,严重时可能导致管片破损、接缝张开和错台以及渗漏水等情况的发生.利用ABAQUS有限元分析软件,在充分考虑盾构隧道管片的非连续特征及其与螺栓和土层之间相互作用的基础上,构建了一个三维精细化模型来分析邻近开挖下盾构隧道结构力学行为规律.研究重点在于分析不同隧道埋深和隧道与基坑之间的距离对既有盾构隧道结构的响应.结果表明:首先,通过与实验数据及现场监测数据的对比分析,证实了所建立的盾构隧道模型的准确性和适用性;其次,基坑开挖引起的卸荷作用会导致盾构隧道在纵向上产生非均匀且非连续的水平位移,特别是在基坑开挖影响范围内,隧道的水平位移更为显著,而在基坑边缘处则可能出现较大的错台现象.此外,研究基于大量的工况模拟结果,利用参数拟合技术,建立了盾构隧道横向与纵向变形间的关联模型.最后,依据盾构隧道的设计规范和控制标准,确定了隧道的最大水平位移应控制在17.39 mm以内,而横向的最大收敛率应不超过0.237%,以确保隧道结构的稳定性和安全性.