地应力释放率对盾构隧道管片内力影响的模拟分析

考虑盾构隧道施工中产生的地应力释放,采用有限元法模拟了不同地质条件下的盾构隧道管片的内力分布。将有限元模拟的盾构隧道施工引起的地表沉降值与现场观测值的对比,确定了某地铁隧道施工引起的地应力释放率。有限元模拟分析结果表明,地表的最大沉降近似与地应力释放率成正比,并建立了两者之间的映射关系。研究表明,与不考虑地应力释放率相对比,实际的管片最大弯矩、最大轴力和最大剪力分别下降了48%,62%和49%。考虑盾构施工引起地应力释放所得到的管片内力会更加接近实际的情况。

基于应力释放的盾构隧道开挖地表沉降分析

以沈阳地铁1号线隧道为例,利用有限元方法研究盾构施工引起的横向地表沉降问题。引入地层损失和地应力释放的概念,分别在不同地层损失率、不同地应力释放率条件下,建立有限元模型进行计算。根据实际施工时监测到的地表沉降值与有限元模拟的地表沉降值进行比较,发现地表沉降值与地层损失率和地应力释放率成正比,并通过最大地表沉降值的对比确定了该路段施工引起的地层损失率为1.747%,引起的地应力释放率为74.071%。利用同样的方法,确定了10座城市隧道开挖过程中引起的地层损失率区间为0.5%~2%、地应力释放率区间为60%~80%,并将地层损失率为1.747%和地应力释放率为74.071%时的衬砌混凝土管片处的最大弯矩与无地层损失、无地应力释放率模型管片处的最大弯矩值进行对比,可以发现最大弯矩值有明显的减小,分别减小了76.16%和71.82%。且2种方法得到的弯矩值非常接近,可以认为地层损失率模型和地应力释放率模型是等效的。

基于应力释放的盾构施工横向地表沉降分析

盾构施工作为一种掘进速度快、机械化程度高、安全性好的城市隧道施工方法,随着城市规模的扩大已经广泛地应用到各种隧道建设中。本文以广东省肇庆市某隧道施工为例,利用有限元方法来研究隧道掘进过程中引起的横向地表沉降问题。通过分析得知地表沉降值与地层损失率(或者说地表沉降值与地应力释放率)成正比。