基于Midas的盾构隧道下穿矩形隧道影响计算-中国期刊网

首页 > 《工程建设标准化》 > 2022年9期 > 基于Midas的盾构隧道下穿矩形隧道影响计算

（整期优先）网络出版时间：2022-08-15

作者:

建筑科学 >建筑理论

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基于Midas的盾构隧道下穿矩形隧道影响计算

燕,哲

中国铁路设计集团有限公司，天津 300143

摘要：近年来穿越地下隧道的盾构隧道越来越复杂，盾构隧道成为了城市地下空间开发的重要途径，出现了一大批盾构隧道穿越既有建构筑物的工程，针对不同的地层盾构隧道对于既有建构筑物的影响特性不同，亟需要针对不同的地层进行相关计算与分析和实际工程监测，从而得到既有建构筑物受到的影响规律，本文对某工程盾构隧道穿越既有矩形隧道进行了计算分析，得到了位移影响规律。

关键词：盾构；隧道

1 引言

随着城市的发展，地下隧道外界条件也越来越复杂，出现了一批盾构隧道穿越既有隧道的工程，对于不同的地质反映出不同的影响现象[1]。本文针对某工程进行了计算，得到了盾构穿越对隧道的影响。

2 工程概况及建模分析

本工程为地铁隧道盾构施工穿越既有隧道，采用的数值计算地层模型见下图1，盾构区间下穿隧道数值计算结构模型如图2所示。

盾构隧道下穿既有矩形隧道数值模拟计算采用Midas-GTSNX有限元软件。模型按照实际尺寸建模，分别建立双线盾构隧道结构模型。有限单元法地层结构材料的本构关系及单元选取：各岩土层均采用修正摩尔—库仑模型，三维实体单元；盾壳及盾构隧道管片采用弹性模型，板单元模拟。整体模型尺寸：227m×172m×50m。水平与竖向边界均采用位移约束边界。对模型划分网格，网格为混合网格。

有限元数值模拟基于一定的假设和模型简化进行的，假定如下：

1、本计算认为各土层均呈匀质水平层状分布且同一土层为各向同性，结构体的变形、受力均在弹性范围内；

2、隧道衬砌采用均质圆环的板单元进行模拟。

3、因下穿位置地表为公园或者空地，地表荷载假设为0，盾构推力按照施工经验和掌子面轴心深度处埋深及土层参数取值，本模型掌子面推力取值为0.3Mpa。

4、现状检测报告结果显示该区间病害较少，不存在严重病害的情况。隧道整体运行正常，健康状态良好。不存在受变形影响敏感的问题点，可以承受一定量级的变形。故现状检测结果对模型参数选取不存在影响。

本模型的边界条件如下：模型顶面为自由面，无约束；模型底面每个方向均约束；模型四个侧面均只约束法向，其余方向自由无约束。

图1 地层模型

图2结构模型

建模所采用的土层参数及结构材料参数尺寸见表1、表2。

表1土层基本参数

土层名称	重度 γ /kN·m3	泊松比 Ν	弹性模量 E/MPa	黏聚力 c/kPa	摩擦角 φ /º
素填土	18.0	0.35	30	10	14.9
粉质黏土	18.7	0.35	20	15	16
黏土	18.4	0.35	45	30	19
粉质黏土	19.6	0.35	25	27	14.5
黏质粉土	20.0	0.35	23	10	27
粉砂	19.6	0.30	80	2	33
粉质黏土	19.3	0.35	28	34	17