南京地铁盾构掘进施工的三维有限元仿真分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第1期铁道学报V01．27No．12005年2月JoURNALoFTHECHINARAILWAYSoCIETYFebruary2005文章编号：1001—8360(2005)01—0084—06南京地铁盾构掘进施工的三维有限元仿真分析张志强，何川，佘才高(1．西南交通大学土木工程学院，四川I成都610031；2．南京地铁有限责任公司，江苏南京210024)摘要：论文依托南京地铁区间盾构隧道工程，建立了模拟盾构机(包括刚度、自重、推力)前行掘进隧道的三维有限元力学模型，在此基础上，研究了随盾构顶进引起的地表沉隆变形以及隧道围岩、管片

2、变形，研究结果为南京地铁区间盾构隧道工程的施工及监控量测提供了参考。关键词：盾构隧道施工；盾构机前行；三维有限元；沉隆变形分析中图分类号：TU454文献标识码：AThreeDimensionalFiniteElementModelingofExcavationandAdvancementProcessesofShieldTunnelConstructioninNanjingMetroZHANGZhi—qiang，HEChuan，SHECai—gao(1．SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，

3、China；2．NanjingMetroCo．，Ltd，Nanjing210024，China)Abstract：Duringshieldtunnelingoperation，ashieldmachineisdrivenforwardbyapplyingmechanicaljackforcesbehindthemachinetailandexcavatingthesoilinfrontofthemachinewithitscuttingface．Comparingwithdrillingandblasting，themechanicalbehaviourofashieldmachine

4、isnotneglected．Inthepaper，theex—cavationandadvancementprocessesofshieldtunnelingoperationaremodeledusingthe3DFEMnumericalsire-ulationmethod．TheproposedmodelingtechniquesofshieldtunnelingconstructionareappliedtosimulatethetunnelingprojectinsandysoilintheNanjingmetrotunne1．Theresearchdemonstratest

5、hesoildeformationmechanismoftheupheavalandsettlementofground，whichisassociatedwiththeshieldtunnelingoperation．TheresultsinthispaperisworthfulfortheshieldtunnelconstructionandthefieldmeasurementinsandysoilinNanjingmetro．Keywords：shieldtunnelingoperation；shieldgoing—forward；3DFEM；upheavalandsettle

6、mentdeformationanalysis国内外实践表明，盾构法施工多少都会扰动地层南京地铁南北线一期工程为我国目前在建的城市而引起地表沉降，即使采用目前先进的(包括同步壁后地铁重大工程，沿线将穿越秦淮河、玄武湖、玄武湖隧注浆在内)密闭盾构技术，要完全消除地面沉降也是不道、明城墙等特殊地段，以及地表建筑物密集的繁华街太可能的。地面沉降量达到某种程度就会危及周围的区；因此，掌握盾构掘进前后地基变位现象并预测其变地下管线和建筑物。为此，我国确定了城市地面变形位程度，直接关系着上覆土中建筑物以及地表周围建为“+10～一30mm”沉隆基准以确保地面建筑物的安筑物的结构安全，对本期盾构隧道工

7、程的顺利实施极全。并且规定当最大沉降大于15mm时，邻近建筑物为重要。的不均匀沉降应限制在1／500的基础倾斜之内。对于在建南京地铁南北线一期工程，应当控制上述地面沉1地面沉降原因分析隆基准，并予以严格执行。采用盾构法修筑隧道，地面沉降的大小及分布，在收稿日期：2003—12—11：修回日期：2004—06—23很大程度上，受盾构掘进的施工过程所控制。Lee作者简介：张志强(1968一)，男，四川I荣县人，教授，博士后。E-mail：clark