文章通過(guò)盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面三維彈塑性有限元數(shù)值模擬,研究了支護(hù)壓力變化和地層損失誘發(fā)富水砂性地層地陷變形特征,并進(jìn)一步分析了土體參數(shù)變化以及地下水滲流的影響。模擬結(jié)果表明,地下水滲流將明顯增大維持開(kāi)挖面穩(wěn)定所需的支護(hù)壓力,并顯著增大了地層地陷變形的大小和范圍,還會(huì)改變地層地陷變形模式;當(dāng)支護(hù)壓力接近極限值時(shí),隧道頂面處的地層變形值迅速增大;土性劣化使得地層變形增大,當(dāng)支護(hù)壓力接近極限值時(shí),土性劣化對(duì)地層變形的影響更為顯著;受地層損失的影響,隧道頂面處變形最大,朝地表發(fā)展變形逐漸減小。 

【文章來(lái)源】：現(xiàn)代隧道技術(shù). 2020,57(05)北大核心

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【部分圖文】：

盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面三維有限元模型

盾構(gòu)隧道施工時(shí)，開(kāi)挖面處施加的支護(hù)壓力對(duì)維持開(kāi)挖面穩(wěn)定性具有重要影響[12]。支護(hù)壓力不足容易引發(fā)土體變形甚至塌陷，因此采用逐漸減小開(kāi)挖面處支護(hù)壓力的方式，研究支護(hù)壓力不足導(dǎo)致的地層變形規(guī)律。具體分析過(guò)程為：施加初始孔壓邊界條件后，進(jìn)行初始地應(yīng)力計(jì)算，并將開(kāi)挖面設(shè)置為排水邊界，模擬實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定滲流。解除開(kāi)挖面上的位移約束并施加初始支護(hù)壓力（取靜止土壓力），逐漸減小支護(hù)壓力直至土體破壞，從而得到開(kāi)挖面支護(hù)壓力與隧道變形的關(guān)系曲線，如圖2所示。從圖2中可知，隨著開(kāi)挖面支護(hù)壓力逐漸減小，開(kāi)挖面中心點(diǎn)位移逐漸增加。當(dāng)支護(hù)壓力減小到67.3 k Pa時(shí)，開(kāi)挖面中心點(diǎn)位移急劇增加，此時(shí)開(kāi)挖面達(dá)到破壞狀態(tài)，其位移場(chǎng)如圖3所示。

實(shí)際工程中，由于常規(guī)監(jiān)測(cè)手段難以得到隧道開(kāi)挖面前方土體內(nèi)部的位移場(chǎng)分布，只能監(jiān)測(cè)到地層中某一深度的沉降值。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果，得到不同支護(hù)壓力條件下隧道頂面所在平面的豎向變形分布，如圖4所示。圖4 隧道頂面豎向變形分布模式的比較

【參考文獻(xiàn)】：
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