曲线隧道掘进对邻近地层和管片变形影响数值模拟分析

为解决曲线隧道与直线隧道开挖对周围土体和隧道结构产生影响的差异问题,首先,采用分别建立三维直线隧道和曲线隧道开挖数值模型的方法,对地层及盾构结构物理力学参数和盾构顶推力等施工荷载参数的选取进行研究;其次,将数值模拟结果与工程实测数据进行对比,验证该模型的合理性,并对比分析2种隧道模型(直线隧道和曲线隧道)的地层位移及管片应变差异情况;最后,通过7种不同顶推力比值及方向偏角工况,分析曲线隧道开挖过程中不平衡顶推力对土体位移和管片应变的影响。结果表明:1)相比直线隧道,曲线隧道开挖会使拱顶上方土体沉降量增大,沉降范围扩大,且管片应变增大;2)随着盾构顶推力差值及方向偏角的增加,地表的不均匀沉降增大,内、外侧土体水平位移不对称程度增大,以及管片的径向和轴向应变增量增大;3)管片径向应变分布规律会因不同顶推力方向(内侧、外侧)产生差异,且当顶推力方向为外侧时,管片在75°~135°和180°~285°易发生开裂;4)顶推力不平衡程度过大时,整个管片的径向应变会产生大幅度的变化,使结构受到不利影响。