依托廣州地鐵18號線沙溪站～石榴崗站區(qū)間風化泥質粉砂巖地層盾構始發(fā)工程,基于有限元理論研究負環(huán)管片的拆除時機及其影響因素。結果表明:掘進距離達123m,即管片環(huán)數達77環(huán)時,盾構推力對負環(huán)管片的影響很小,此時拆除負環(huán)管片是安全的;隨著摩擦系數、隧道埋深和管片外徑增加,滿足拆除負環(huán)管片的最小掘進距離呈指數關系減小,且這三個因素的影響隨參數值的增大逐漸減弱;負環(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,實際工程中需要綜合考慮上述兩方面因素判斷負環(huán)管片的拆除時機。 

【文章來源】：建筑結構. 2020,50(S1)北大核心CSCD

【文章頁數】：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。根據施工資料，在盾構隧道掘進前方(即掌子面處)對管片施加8000kPa的面力模擬盾構頂推力。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，切向采用罰函數接觸，摩擦系數為0.5。計算模型以及網格劃分如圖2所示。根據工程地勘報告，地層由地表至基巖分別為素填土、粉質黏土、淤泥質土、強風化淤泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖，地層力學行為符合Mohr-Coulomb準則，管片采用彈性本構。地層和襯砌的力學參數如表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）出現小幅增長，這是邊界效應造成的；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推力較大，導致管片位移較大；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】：
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碩士論文
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本文編號：3479279