大直徑泥質(zhì)粉砂巖盾構(gòu)隧道負(fù)環(huán)管片拆除時機判斷
發(fā)布時間：2021-11-06 05:44
依托廣州地鐵18號線沙溪站～石榴崗站區(qū)間風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖地層盾構(gòu)始發(fā)工程,基于有限元理論研究負(fù)環(huán)管片的拆除時機及其影響因素。結(jié)果表明:掘進距離達123m,即管片環(huán)數(shù)達77環(huán)時,盾構(gòu)推力對負(fù)環(huán)管片的影響很小,此時拆除負(fù)環(huán)管片是安全的;隨著摩擦系數(shù)、隧道埋深和管片外徑增加,滿足拆除負(fù)環(huán)管片的最小掘進距離呈指數(shù)關(guān)系減小,且這三個因素的影響隨參數(shù)值的增大逐漸減弱;負(fù)環(huán)管片拆除時機主要與零環(huán)管片軸向位移和管片摩擦力有關(guān),實際工程中需要綜合考慮上述兩方面因素判斷負(fù)環(huán)管片的拆除時機。
【文章來源】：建筑結(jié)構(gòu). 2020,50(S1)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
土層信息和管片分塊示意圖
采用通用有限元程序ABAQUS建立考慮實際地層分布的三維有限元模型，模型尺寸高50m、寬50m、長100m，隧道埋深為20m。模型底部約束X、Y、Z三個方向的位移，左右兩側(cè)約束X方向位移，隧道軸向約束Y方向位移，但不約束管片。根據(jù)施工資料，在盾構(gòu)隧道掘進前方(即掌子面處)對管片施加8000kPa的面力模擬盾構(gòu)頂推力。圍巖與管片均采用三維實體單元（C3D8）。襯砌管片與圍巖法向采用硬接觸，切向采用罰函數(shù)接觸，摩擦系數(shù)為0.5。計算模型以及網(wǎng)格劃分如圖2所示。根據(jù)工程地勘報告，地層由地表至基巖分別為素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土、強風(fēng)化淤泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，地層力學(xué)行為符合Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，管片采用彈性本構(gòu)。地層和襯砌的力學(xué)參數(shù)如表1所示。
圖3(a)為管片軸向水平位移云圖（以掘進100m為例）。提取各工況下管片軸向水平位移值如圖3(b)所示。由圖可知：不同工況下，各管片軸向水平位移沿隧道軸向變化規(guī)律一致，掌子面附近管片位移最大，位移沿軸向逐漸減小，且減小的幅度隨離掌子面距離的增加不斷降低，最后在隧道進洞位置的零環(huán)管片（簡稱零環(huán)管片）出現(xiàn)小幅增長，這是邊界效應(yīng)造成的；掘進50m時，管片的位移明顯遠高于其他工況，管片受盾構(gòu)推力的影響較大；隨一次掘進距離從50m增至150m，掌子面處管片的位移從5.73mm不斷減小，最后穩(wěn)定在4.56mm左右，這是因為靠近掌子面處的盾構(gòu)推力較大，導(dǎo)致管片位移較大；而零環(huán)管片處位移從2.88 mm不斷減小至0.67mm，且有趨于穩(wěn)定的趨勢，說明隧道長度達到一定距離后，盾構(gòu)推力對零環(huán)管片影響逐漸減小。3.2 管片軸向摩擦力
【參考文獻】：
期刊論文
[1]土壓平衡盾構(gòu)水下始發(fā)段掘進參數(shù)對地表沉降的影響分析[J]. 戴志成,封坤,徐凱,林輝,吳文彪. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2019(10)
[2]北京地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險控制技術(shù)研究[J]. 宮本福,楊志勇. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2018(06)
[3]超大直徑盾構(gòu)始發(fā)風(fēng)險分析及應(yīng)對措施[J]. 賀文波. 工程建設(shè)與設(shè)計. 2017(10)
[4]盾構(gòu)隧道負(fù)環(huán)管片拆除時機分析[J]. 趙小鵬,徐國慶. 山西建筑. 2015(03)
[5]軟土盾構(gòu)隧道對上方建筑物和地層的影響分析[J]. 孫宇坤,關(guān)富玲. 建筑結(jié)構(gòu). 2012(04)
[6]地鐵盾構(gòu)施工負(fù)環(huán)管片安全拆除條件及實例研究[J]. 劉波,黃俐,金光玲. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2012(03)
[7]盾構(gòu)始發(fā)負(fù)環(huán)管片和反力架拆除時機的影響因素分析[J]. 李濤,劉波,江玉生,黃杰. 中國鐵道科學(xué). 2012(02)
[8]大直徑盾構(gòu)負(fù)環(huán)管片拆除及隧道換裝技術(shù)[J]. 翟志國,黃學(xué)軍,楊志永. 中國工程科學(xué). 2010(12)
[9]盾構(gòu)始發(fā)過程反力架應(yīng)力監(jiān)測與安全評價[J]. 趙寶虎,王燕群,岳澄,亢一瀾,王輝. 工程力學(xué). 2009(09)
[10]論土壓平衡盾構(gòu)始發(fā)和到達端頭加固的合理范圍[J]. 江玉生,楊志勇,江華,欒文偉. 隧道建設(shè). 2009(03)
碩士論文
[1]巖土盾構(gòu)振動掘削機理與減阻規(guī)律數(shù)值優(yōu)化研究[D]. 章恩光.浙江工業(yè)大學(xué) 2018
[2]密實砂土剪脹性對盾構(gòu)推力的影響[D]. 孫田.北京建筑大學(xué) 2018
本文編號：3479279
【文章來源】：建筑結(jié)構(gòu). 2020,50(S1)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
土層信息和管片分塊示意圖
采用通用有限元程序ABAQUS建立考慮實際地層分布的三維有限元模型，模型尺寸高50m、寬50m、長100m，隧道埋深為20m。模型底部約束X、Y、Z三個方向的位移，左右兩側(cè)約束X方向位移，隧道軸向約束Y方向位移，但不約束管片。根據(jù)施工資料，在盾構(gòu)隧道掘進前方(即掌子面處)對管片施加8000kPa的面力模擬盾構(gòu)頂推力。圍巖與管片均采用三維實體單元（C3D8）。襯砌管片與圍巖法向采用硬接觸，切向采用罰函數(shù)接觸，摩擦系數(shù)為0.5。計算模型以及網(wǎng)格劃分如圖2所示。根據(jù)工程地勘報告，地層由地表至基巖分別為素填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)土、強風(fēng)化淤泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，地層力學(xué)行為符合Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，管片采用彈性本構(gòu)。地層和襯砌的力學(xué)參數(shù)如表1所示。
圖3(a)為管片軸向水平位移云圖（以掘進100m為例）。提取各工況下管片軸向水平位移值如圖3(b)所示。由圖可知：不同工況下，各管片軸向水平位移沿隧道軸向變化規(guī)律一致，掌子面附近管片位移最大，位移沿軸向逐漸減小，且減小的幅度隨離掌子面距離的增加不斷降低，最后在隧道進洞位置的零環(huán)管片（簡稱零環(huán)管片）出現(xiàn)小幅增長，這是邊界效應(yīng)造成的；掘進50m時，管片的位移明顯遠高于其他工況，管片受盾構(gòu)推力的影響較大；隨一次掘進距離從50m增至150m，掌子面處管片的位移從5.73mm不斷減小，最后穩(wěn)定在4.56mm左右，這是因為靠近掌子面處的盾構(gòu)推力較大，導(dǎo)致管片位移較大；而零環(huán)管片處位移從2.88 mm不斷減小至0.67mm，且有趨于穩(wěn)定的趨勢，說明隧道長度達到一定距離后，盾構(gòu)推力對零環(huán)管片影響逐漸減小。3.2 管片軸向摩擦力
【參考文獻】：
期刊論文
[1]土壓平衡盾構(gòu)水下始發(fā)段掘進參數(shù)對地表沉降的影響分析[J]. 戴志成,封坤,徐凱,林輝,吳文彪. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2019(10)
[2]北京地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險控制技術(shù)研究[J]. 宮本福,楊志勇. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2018(06)
[3]超大直徑盾構(gòu)始發(fā)風(fēng)險分析及應(yīng)對措施[J]. 賀文波. 工程建設(shè)與設(shè)計. 2017(10)
[4]盾構(gòu)隧道負(fù)環(huán)管片拆除時機分析[J]. 趙小鵬,徐國慶. 山西建筑. 2015(03)
[5]軟土盾構(gòu)隧道對上方建筑物和地層的影響分析[J]. 孫宇坤,關(guān)富玲. 建筑結(jié)構(gòu). 2012(04)
[6]地鐵盾構(gòu)施工負(fù)環(huán)管片安全拆除條件及實例研究[J]. 劉波,黃俐,金光玲. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2012(03)
[7]盾構(gòu)始發(fā)負(fù)環(huán)管片和反力架拆除時機的影響因素分析[J]. 李濤,劉波,江玉生,黃杰. 中國鐵道科學(xué). 2012(02)
[8]大直徑盾構(gòu)負(fù)環(huán)管片拆除及隧道換裝技術(shù)[J]. 翟志國,黃學(xué)軍,楊志永. 中國工程科學(xué). 2010(12)
[9]盾構(gòu)始發(fā)過程反力架應(yīng)力監(jiān)測與安全評價[J]. 趙寶虎,王燕群,岳澄,亢一瀾,王輝. 工程力學(xué). 2009(09)
[10]論土壓平衡盾構(gòu)始發(fā)和到達端頭加固的合理范圍[J]. 江玉生,楊志勇,江華,欒文偉. 隧道建設(shè). 2009(03)
碩士論文
[1]巖土盾構(gòu)振動掘削機理與減阻規(guī)律數(shù)值優(yōu)化研究[D]. 章恩光.浙江工業(yè)大學(xué) 2018
[2]密實砂土剪脹性對盾構(gòu)推力的影響[D]. 孫田.北京建筑大學(xué) 2018
本文編號：3479279
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