2016年9月上第45卷第17期
DO1;10. 7672/sgjs2016170109
施工技
术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
土压盾构施工引起的土层应力-变形分析
郑晨”，李莹，AkagiHirokazu
（1，大原理工大学矿业工程学院，山西大原030024；2.早稻田大学科学与工程学院，日本东京169-8555）【摘要】为对土压盾构施工过程中土的应力-变形进行研究，利用大型有限元分析软件PLAXIS建立了关于土压盾构机在隧道开挖过程中对地表沉降的影响模型，并运用该模型对盾构过程中土层的应力状态和排水情况进行分析，并在此基础上通过考虑盾构机的推进速度、土的固结系数、隧道的覆土厚度和隧道断面4个因素，通过参数试验得出关于判断隧道开挖过程中土层排水情况的方程，并根据具体的隧道工程和地质条件进行数值模拟对方程进行验证。结果表明，地表沉降预测值与实测值吻合较好。
【关键词】隧道工程；土压平衡盾构；固结沉降；数值模拟；应力；变形
【中图分类号】U452
【文献标识码】A
【文章编号】1002-8498(2016)17-0109-05
Analysis of Soil Stress-deformationBehaviorCausedbyEarth
PressureBalancedShield
Zheng Chen', Li Ying', Akagi Hirokazu?
(1. College of Mining Technology, Taiyuan University of Technology, Taiyuan,Shanxi 030024,China
2. Faculty of Science and Engineering, Waseda Unisersity, Tokyo 169-8555, Japan)
Abstract: This paper deals with the effects of earth pressure balanced tunneling on the stress path and drainage condition of the soil during tunnel advancement by using PLAXIS. By taking into account the three significant factors of advance rate of the tunnel face, consolidation coefficient of the soil, overburden depth of the tunnel, a parametric study is conducted and a numerical experimental equation proposed for determining drained or undrained soil condition during shield tunnel advancement. Finally, a case study of EPB tunneling is introduced.By using the case study data and results of EPB tunneling on stress path analyses, the proposed equation is verified.
Keywords: tunnels; earth
hpressurebalanced
shield;consolidationsettlement;
stresses; deformation
1土压盾构施工过程对土层应力路径的影响 1.1数值模型
应用PLAXIS3D有限元软件建立关于盾构隧道的三维模型，土层模型设为单一均质，隧道外直径D为12m，模拟影响土层厚度为4D，土层宽度为 2.5D，隧道开挖方向长6.67D（80m）；隧道用土压盾构机开挖，盾构机长10m，位于y=10m到y=20m 处，每步进尺2m，分为25步，共50m进尺。监测断面位于y=40m处，模拟监测点分别位于拱项C40 和拱脚S40（竖直和水平），边界约束和隧道模型如图1所示；土体采用理想弹塑性模型，应用莫尔-库仑破坏准则及排水条件（不考虑孔隙水压力随时间*2012年高等学校博士学科点专项科研基金联合资助课题(20121402110013)
【作者简介】郑晨，硕士研究生，E-mail;632702711@qq.com
[收稿日期】2015-08-07 万方数据
simulation
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的变化）。盾构隧道的衬砌模型为线弹性模型，厚度为30cm。
40m 断面
图1隧道三维PLAXIS模型
Fig.1 Three-dimensional PLAIS model
2应力路径分析和讨论 1.2
为了方便讨论不同土层性质对土层应力路径的影响，分别采用3种不同类型的土层进行模拟分