›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (9): 2771-2777.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

不对称双连拱海底隧道施工引起的地层变形分析

王 凯,张成平,王梦恕   

  1. 北京交通大学 隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京 100044
  • 收稿日期:2011-03-02 出版日期:2011-09-10 发布日期:2011-09-13
  • 通讯作者: 张成平,男,1975年生,博士,副教授,主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。E-mail: zcpmail@foxmail.com E-mail:caoxishy@bjtu.edu.cn
  • 作者简介:王凯,女,1980年生,博士研究生,主要从事隧道与地下工程设计理论与工程新技术等方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 51008015);北京市科技新星计划项目(No. 2009B14);北京交通大学基本科研业务费项目(No. 2009JBZ016-2)

Asymmetric double-arch subsea tunneling-induced ground deformation analysis

WANG Kai,ZHANG Cheng-ping,WANG Meng-shu   

  1. Tunnel and Underground Engineering Research Center of Ministry of Education,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China
  • Received:2011-03-02 Online:2011-09-10 Published:2011-09-13

摘要: 在目前众多的预测隧道开挖引起的地层变形的方法中,经验公式法最为简便,也是目前应用最为广泛的方法,为此介绍了多种预测隧道开挖引起的地层沉降和水平位移的经验公式。并以青岛胶州湾海底隧道不对称双连拱断面为工程背景,由位于主隧道与匝道交叉口段的典型断面ZK2+800.78的几何参数和地质资料构建三维数值计算模型,采用岩土体工程通用有限差分软件FLAC3D进行动态施工三维数值模拟。通过对FLAC3D模拟和各经验公式计算的地层沉降和水平位移的对比分析,评价了FLAC3D软件和各经验公式在不对称双连拱隧道断面地层变形预测中的适用性。结果表明,当地层埋深较浅时,不同埋深地层的地层沉降和水平位移可近似用各经验公式来预测;但随着地层埋深的增大,各经验公式预测的偏差不断增大;经验公式只能对单一地层、单一隧道的地层变形进行估算,存在明显的局限性,而在预测复杂地质条件下不对称双连拱隧道断面开挖引起的地层变形时,FLAC3D较各经验公式有明显的优势

关键词: 不对称双连拱隧道, 地层变形, 有限差分法, 经验公式法, 沉降槽, 水平移动槽

Abstract: Empirical formula method is one of the most popular-used methods to predict the soft ground deformation induced by tunneling. Various empirical formulae to predict the ground settlement and horizontal movement above shallow tunnels are introduced. Aiming at the asymmetric double-arch tunnel engineering that lies at Jiaozhou Bay in Qingdao, the section ZK2+800.78 which is located in the intersection between main tunnel and ramp tunnel is chosen as a typical cross-section, a three-dimensional model for numerical analysis is established according to geometrical parameters and geological information of the typical cross-section; and dynamic construction process is simulated with finite difference software fast Lagrangian analysis of continua in 3D (FLAC3D). By comparative analysis of the ground settlement and horizontal movement calculated with FLAC3D program and these empirical formulae, the applicability of these methods to predict the ground deformation above asymmetric double-arch tunnel is discussed and evaluated in detail. It concludes that when the strata are in shallow levels, the ground settlement and horizontal movement can be forecast with these empirical formulae approximately. The results also show that the deviation of these empirical formulae increases with the increase of stratum depth. There is a remarkable shortcoming for these empirical formulae that they can only be used to estimate the ground deformation above a single tunnel in a single stratum. FLAC3D has its clear superiority in predicting the ground deformation above asymmetric double-arch tunnel under complicated geological condition.

Key words: asymmetric double-arch tunnel, ground deformation, finite difference method, empirical formula method, settlement trough, horizontal movement trough

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[1] 贺志军, 雷皓程, 夏张琦, 赵炼恒. 多层软土地基中单桩沉降与内力位移分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 655-666.
[2] 刘忠玉, 夏洋洋, 张家超, 朱新牧. 考虑Hansbo渗流的饱和黏土 一维弹黏塑性固结分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 11-22.
[3] 陈栋, 王恩元, 李楠, . 不同煤岩介质模型的波场特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 449-458.
[4] 刘忠玉, 崔鹏陆, 郑占垒, 夏洋洋, 张家超. 基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的 一维流变固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2029-2038.
[5] 龚文惠, 赵旭东, 邱金伟, 李逸, 杨晗. 饱和软土大应变自重固结非线性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2099-2107.
[6] 朱 宁,周 洋,刘 维,史培新,吴 奔, . 苏州粉土地层地连墙施工对地层扰动影响研究[J]. , 2018, 39(S1): 529-536.
[7] 黄生根,刘东军,胡永健,. 电磁波CT技术探测溶洞的模拟分析与应用研究[J]. , 2018, 39(S1): 544-550.
[8] 李传勋,董兴泉,金丹丹,谢康和,. 考虑起始水力坡降的软土大变形非线性固结分析[J]. , 2017, 38(2): 377-384.
[9] 朱才辉,李 宁. 隧道施工诱发地表沉降估算方法及其规律分析[J]. , 2016, 37(S2): 533-542.
[10] 谢新宇,韩冬冬,黄 利,王忠瑾,刘开富,. 粗糙条形基础极限承载力系数Nγ的计算[J]. , 2016, 37(S1): 209-214.
[11] 董兴泉,李传勋,陈蒙蒙,张 军,谢康和,. 考虑非达西渗流的双层软土地基大变形非线性固结分析[J]. , 2016, 37(8): 2321-2331.
[12] 李 尧,李术才,徐 磊,刘 斌,林春金,张凤凯,杨 磊. 隧道衬砌病害地质雷达探测正演模拟与应用[J]. , 2016, 37(12): 3627-3634.
[13] 徐令宇,蔡 飞,陈国兴,王国新,. 考虑循环软化的非线性动力本构模型在FLAC3D中的实现[J]. , 2016, 37(11): 3329-3335.
[14] 龚晓南 ,孙中菊 ,俞建霖 , . 地面超载引起邻近埋地管道的位移分析[J]. , 2015, 36(2): 305-310.
[15] 崔 岚,郑俊杰,章荣军,张 威. 考虑剪胀效应的深埋圆形隧道围岩应变软化弹塑性解[J]. , 2014, 35(4): 1187-1193.
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[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 霍 明,陈建兵,朱东鹏,章金钊. 青藏公路多年冻土区预警系统研究[J]. , 2010, 31(1): 331 -336 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 丁洲祥,袁大军,朱合华. 一维大变形主、次固结耦合新模型[J]. , 2010, 31(8): 2367 -2372 .
[5] 邱道宏,张乐文,李术才,肖云华,孙怀凤. 基于权重反分析方法的加权距离判别法及应用[J]. , 2010, 31(10): 3243 -3247 .
[6] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[7] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[8] 刘汉龙,王新泉,陈永辉,陆见华. Y型沉管灌注桩加筋路堤力学性状试验研究[J]. , 2009, 30(2): 297 -304 .
[9] 张治国,黄茂松,王卫东. 邻近开挖对既有软土隧道的影响[J]. , 2009, 30(5): 1373 -1380 .
[10] 周延军,李祖奎,周 波,赵秀菊,燕 静,张建政. 国内外PDC钻凿特性检测试验研究[J]. , 2009, 30(S2): 257 -262 .