岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 88-98.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0191
张志伟1,梁荣柱1,李忠超2,孙廉威3,沈雯3,吴文兵1
ZHANG Zhi-wei1, LIANG Rong-zhu1, LI Zhong-chao2, SUN Lian-wei3, SHEN Wen3, WU Wen-bing1
摘要: 盾构机在沿曲线掘进或轴线纠偏过程中,盾尾非对称推力会在管片端部产生附加弯矩,从而引起隧道发生纵向变形。现有解析方法多是将盾构隧道简化为等效连续梁,不能考虑隧道管片环间接头的弱化。首先,建立一种能够同时考虑环间张开和剪切错台的简化纵向梁−弹簧盾构隧道模型(simplified longitudinal beam-spring shield tunnel model,简称SLBSM);其次,将在建隧道简化为Winkler地基上的SLBSM,采用状态空间法推导了非对称推力作用下盾构隧道纵向变形解析解答。通过与既有文献有限元及现有两种连续梁模型计算结果进行对比,验证了所提方法的可靠性和适用性,并对部分参数进行敏感性分析。研究结果表明:连续梁模型计算得到的隧道纵向位移表现为连续特征,而所提方法得到的隧道纵向位移表现为非连续特征,隧道纵向位移在接头处会发生突变;通过参数分析可知:增大接头转动刚度可有效降低隧道隆起和环间张开量;增大接头剪切刚度可有效降低环间错台量,但会导致隧道隆起和剪力的增加;增大地基刚度能显著降低隧道环间张开量和隆起,但会导致环间错台量的增加;管片始端轴力对隧道纵向变形的影响不可忽略,增大始端轴力能显著降低隧道隆起值、环间张开量和错台量。
中图分类号:
[1] | 张治国, 叶铜, 朱正国, PAN Y T, 吴钟腾, . 波浪作用下含气海床内盾构隧道水力及位移响应分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1557-1574. |
[2] | 钟小春, 黄思远, 槐荣国, 朱诚, 胡一康, 陈旭泉, . 基于浆液浮力试验的盾尾管片纵向上浮特征研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1615-1624. |
[3] | 王祖贤, 施成华, 龚琛杰, 曹成勇, 彭铸, 孙影杰, . 考虑横向性能的盾构隧道纵向非线性等效抗弯刚度计算模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1295-1308. |
[4] | 刘勇, 周怡晟, 索晓明, 樊浩博, 曹毅泽, 杜志田, . 盾构下穿高铁路基变形规律模型试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 941-951. |
[5] | 吴宏, 叶治, 张宇亭, 刘华北, . 穿越不同密实度饱和砂土地层的盾构隧道地震响应三维数值分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1204-1216. |
[6] | 张治国, 罗杰, 朱正国, PAN Y T, 孙苗苗, . 强降雨影响下盾构隧道开挖面稳定性的三维对数螺旋模型上限解[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3587-3601. |
[7] | 张东明, 周烨璐, 黄宏伟, 张晋彰, . 物理信息双驱动的长距离盾构隧道结构纵向力学性态智能诊断方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(10): 2997-3010. |
[8] | 黎春林. 盾构开挖面三维曲面体破坏模型 及支护力计算方法研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2092-2102. |
[9] | 王祖贤, 施成华, 龚琛杰, 曹成勇, 刘建文, 彭铸, . 邻近车站(工作井)基坑开挖对下卧 盾构隧道影响的解析计算方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2176-2190. |
[10] | 杨建平, 王琛, 黄煜诚, 秦川, 陈卫忠, . 水下盾构隧道运营期管片应变增量变化规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2253-2262. |
[11] | 张治国, 叶铜, 张成平, PAN Y T, 吴钟腾, . Stokes二阶波作用下斜坡海床中盾构隧道周围 砂土渗流压力响应分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1635-1659. |
[12] | 朱旻, 陈湘生, 张国涛, 庞小朝, 苏栋, 刘继强, . 花岗岩残积土硬化土模型参数反演及工程应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(4): 1061-1072. |
[13] | 刘维正, 戴晓亚, 孙康, 艾国平, 雷涛. 地铁盾构隧道近距离上穿既有线路 纵向变形计算方法[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 831-842. |
[14] | 王祖贤, 施成华, 刘建文. 非对称推力作用下盾构隧道附加响应的解析解[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2449-2460. |
[15] | 陈誉升, 丁祖德, 资昊, 刘正初, 计霞飞, . 考虑空洞影响的盾构隧道地震易损性分析[J]. 岩土力学, 2021, 42(12): 3385-3396. |
|