›› 2008, Vol. 29 ›› Issue (3): 619-623.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

盾构法隧道施工阶段管片的力学分析

宋克志1,袁大军2,王梦恕2   

  1. 1.鲁东大学 土木工程学院,烟台 264025;2.北京交通大学 隧道及地下工程试验研究中心,北京 100044
  • 收稿日期:2006-04-30 出版日期:2008-03-10 发布日期:2013-07-19
  • 作者简介:宋克志,男,1970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。

Segmental mechanical analysis of shield tunnel during construction stage

SONG Ke-zhi1, YUAN Da-jun2, WANG Meng-shu2   

  1. 1. College of Civil Engineering, Ludong University, Yantai 264025, China; 2. Research Center of Tunneling and Underground Works, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
  • Received:2006-04-30 Online:2008-03-10 Published:2013-07-19

摘要: 盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。阐明了盾构施工阶段管片的受力特点,对其常见的局部破损现象及产生原因进行了总结与分析,在此基础上构建了施工阶段的管片力学模型,即一端固定、一端简支的受力构件。以某盾构工程施工参数为例,运用有限元方法实现该力学模型,按不同工况对其进行了数值模拟,并与现场实测结果进行了对比分析。研究表明:盾构施工阶段,衬砌管片会在第5~7环之间产生局部破损,与现场出现的管片破损部位十分接近;千斤顶推力的大小、倾角及偏差是导致施工阶段管片局部破损的主要原因,并给出了盾构施工阶段减轻管片破损的一些建议。

关键词: 盾构隧道, 管片破损, 施工阶段, 力学模型, 千斤顶推力, 有限元

Abstract: During shield construction there are many segmental partial ruptures caused by construction factors which is already confirmed by engineering practices. The segmental mechanical characteristics during construction stage are presented firstly; and then common local ruptures of segment concrete are summarized; and leading causes are analyzed. And based on which mechanical model for construction stage is developed. The model can be described as a fixed-simple component which one end is anchored by clotted grout and the other end is supported by shield sealing brushes. In order to study the segment mechanical properties, a shield tunnel as an example is analyzed; and several cases are simulated by FEM; then comparison between FEM results and field measurement values is made. Study has manifested that most segmental ruptures are located at the fifth ring to the seventh ring which is approximately same to in-situ rupture position of segment. In addition, thrust force and its obliquity and partial difference are the main causes leading to segmental rupture. Finally, some items are suggested to lighten local ruptures of segment during shield construction stage.

Key words: shield tunnel, segment damage, construction stage, mechanical model, cylinder thrust force, finite elements

中图分类号: 

  • U 455.43
[1] 黄大维, 周顺华, 冯青松, 罗锟, 雷晓燕, 许有俊, . 地表均布超载作用下盾构隧道上覆土层 竖向土压力转移分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2213-2220.
[2] 莫振泽, 王梦恕, 李海波, 钱勇进, 罗跟东, 王辉, . 粉砂地层中浓泥土压盾构泥膜效应引起的 孔压变化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2257-2263.
[3] 吴关叶, 郑惠峰, 徐建荣. 三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及 破坏机制模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2369-2378.
[4] 王翔南, 李全明, 于玉贞, 喻葭临, 吕禾, . 基于扩展有限元法对土体滑坡破坏过程的模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2435-2442.
[5] 周小文, 程 力, 周 密, 王 齐, . 离心机中球形贯入仪贯入黏土特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1713-1720.
[6] 吴顺川, 马 骏, 程 业, 成子桥, 李建宇, . 平台巴西圆盘研究综述及三维启裂点研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1239-1247.
[7] 梅慧浩, 冷伍明, 聂如松, 刘文劼, 伍晓伟, . 重载铁路路基面动应力峰值随机分布特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1603-1613.
[8] 邱 敏, 袁 青, 李长俊, 肖超超, . 基于孔穴扩张理论的黏土不排水抗剪强度 计算方法对比研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1059-1066.
[9] 郑安兴, 罗先启, 陈振华, . 基于扩展有限元法的岩体水力劈裂耦合模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 799-808.
[10] 王之东, 黎立云, 陈 滔, 刘兵权, . 矿柱岩爆模型试验中能量释放研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 177-185.
[11] 刘阳辉, 胡向东, . 卸载状态下立井冻结壁的力学分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 344-350.
[12] 王忠瑾, 方鹏飞, 谢新宇, 王奎华, 王文军, 李金柱, . 带肋竹节桩竖向抗压承载力影响因素分析[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 381-388.
[13] 周雄雄, 迟世春, 贾宇峰, 谢芸菲, . 高土石坝填筑过程的精细化模拟方法[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 443-450.
[14] 耿 哲,李树忱,赵世森,张靖宇. 泥水平衡盾构顶推力非线性动力学分析与应用研究[J]. , 2018, 39(S1): 469-476.
[15] 高 强,张强勇,张绪涛,向 文,. 深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析[J]. , 2018, 39(9): 3181-3194.
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[1] 何先龙,赵立珍. 基于多重互相关函数分析剪切波速[J]. , 2010, 31(8): 2541 -2545 .
[2] 孙熙平,张宝华,张 强,王笑难. 重力式码头基床遭水流冲刷后的稳定性分析[J]. , 2010, 31(10): 3184 -3190 .
[3] 符策简. 岩溶地区隐伏溶洞顶板稳定性及变形分析[J]. , 2010, 31(S2): 288 -291 .
[4] 樊秀峰,吴振祥,简文彬. 循环荷载下砂岩疲劳损伤过程的声学特性分析[J]. , 2009, 30(S1): 58 -62 .
[5] 詹传妮,王 琛,何昌荣. 不排水条件下砾石土的应变率效应[J]. , 2011, 32(S1): 428 -0432 .
[6] 战吉艳 ,陈国兴 ,刘建达. 深软场地大地震远场地震动反应特性分析[J]. , 2011, 32(S1): 507 -0514 .
[7] 徐正明,薛 强,赵 颖. 改性污泥复合材料时间效应三轴力学特性试验研究[J]. , 2011, 32(6): 1713 -1718 .
[8] 张向东,傅 强. 冻土三轴蠕变特性试验研究及平面冻土墙厚度的确定[J]. , 2011, 32(8): 2261 -2266 .
[9] 崔 溦,宋慧芳,张社荣,闫澍旺. 爆炸荷载作用下土中爆坑形成的数值模拟[J]. , 2011, 32(8): 2523 -2528 .
[10] 陈 明 ,胡英国 ,卢文波 ,严 鹏 ,周创兵. 锦屏二级水电站引水隧洞爆破开挖损伤特性研究[J]. , 2011, 32(S2): 172 -177 .