软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.S2.021

中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国权威学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (S2): 151-160.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.S2.021

软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

叶宇航¹，王建¹，徐文田¹，刘鑫¹，柳献²

(1. 广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州 510000； 2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)

收稿日期:2018-03-26 修回日期:2018-06-19 出版日期:2018-12-30 发布日期:2019-01-30
作者简介:叶宇航（1995—），男，广东连平人，2018年毕业于同济大学，建筑与土木工程专业，硕士，助理工程师，主要从事地铁隧道与地下工程的设计研究工作。Email: xiaoyeyuhang@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划（2017YFB1201102）；广州地铁设计研究院有限公司科研计划（YK-2016-3）

Numerical Analysis of Mechanical Behaviors of Lining of Largediameter Metro Shield Tunnel in Soft Ground

YE Yuhang¹, WANG Jian¹, XU Wentian¹, LIU Xin¹, LIU Xian²

(1. Guangzhou Metro Design & Research Institute Co., Ltd., Guangzhou 510000, Guangdong, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Received:2018-03-26 Revised:2018-06-19 Online:2018-12-30 Published:2019-01-30

摘要/Abstract

摘要：

为得到能真实反应软土地基大直径盾构隧道结构受力特点又能保证衬砌结构安全的设计模型，结合广州轨道交通4号线南延段大直径地铁盾构隧道结构现场实测结果，采用ANSYS软件研究适用于软土地基大直径盾构隧道衬砌结构设计的计算模型。基于反分析得到的设计模型，对水平侧压力系数、地基弹簧刚度、管片厚度、管片接头位置、管片分块数量等影响大直径盾构隧道衬砌结构受力特性的因素进行敏感性分析。结果表明： 1）采用地基弹簧模拟底部反力并通过调整弹簧的范围可得到既能真实反映衬砌结构受力特性又能保证结构安全性的计算模型； 2）衬砌结构受力对侧压力系数和管片厚度敏感，对地基刚度不敏感； 3）接头位置变化和管片分块数量主要影响布置地基弹簧范围内的管片受力。

关键词: 软土地基, 大直径地铁盾构隧道, 衬砌结构, 地基弹簧, 设计模型, 数值分析

Abstract:

A design model that can reflect the structural characteristics of largediameter shield tunnels in soft ground and ensure the safety of lining structures is a necessary. Hence, a calculation model for design of lining structure of largediameter metro shield tunnel used in soft ground of South Extension Line on Guangzhou Rail Transit Line No. 4 is established by software ANSYS. And then the sensitivity of the factors affecting the lining structures of largediameter shield tunnels, i.e. horizontal lateral pressure coefficient, foundation spring stiffness, segment thickness, segment joint position and segment partitioning number, is analyzed based on back analysisobtained design model. The results show that: (1) A calculation model that can reflect actual mechanical behaviors of lining structure and ensure the structural safety can be obtained by adopting soil spring to simulate the bottom reaction force and adjusting the range of the spring in the design model. (2) The structural performance of the lining is sensitive to the lateral pressure coefficient and the thickness of the segment, but not to the stiffness of the foundation stiffness. (3) The segment joint position and segment partitioning number mainly affect the mechanical performance of the segments within the range of foundation springs.

Key words: soft soil foundation, largediameter metro shield tunnel, lining structure, foundation spring, design model, numerical analysis

中图分类号:

U 45

叶宇航，王建，徐文田，刘鑫，柳献. 软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(S2): 151-160.

YE Yuhang, WANG Jian, XU Wentian, LIU Xin, LIU Xian. Numerical Analysis of Mechanical Behaviors of Lining of Largediameter Metro Shield Tunnel in Soft Ground[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(S2): 151-160.

[1]	李慎奎. 武汉地区沙漏型岩溶塌陷数值分析与模型试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 981-987.
[2]	周广平. 京张高铁东花园长大明挖隧道衬砌结构变形特征研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 316-325.
[3]	赖勇,张帅. 流固耦合作用下浅埋偏压隧道扩建方式研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 17-27.
[4]	叶飞, 韩鑫, 牛若飞, 赵汝亮. 基于纵向沉降曲线的黄土地层盾构土舱压力分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 53-59.
[5]	马武祥, 许岩波, 肖智广, 许战波. 基于ANSYS Workbench 对螺母与锚杆螺纹联结的数值分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 169-175.
[6]	蒋富强, 王子茂. 矩形竖井衬砌结构采用滑模整体施工新技术[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 379-384.
[7]	肖子琦，闫治国，周龙，姜弘，马姣蓉. 单双线盾构隧道下穿对油罐群变形影响的数值分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 257-265.
[8]	朱邦范，陈立飞，杜晓庆，盛棋楸. 盾构法在哈尔滨化工路综合管廊中的应用研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(3): 459-464.
[9]	李　拼, 谢宏明, 何　川, 周子扬, 王士民. 基于有效接触应力的大张开量盾构隧道密封垫防水性能分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(12): 1993-.
[10]	林　刚, 史宣陶, 陈　军. 双护盾TBM在青岛城市轨道交通工程中的应用与实践 [J]. 隧道建设, 2019, 39(12): 2020-.
[11]	朱瑶宏，高一民，董子博，柳献. 盾构法T接隧道结构受力现场试验研究——以宁波轨道交通3号线联络通道为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(11): 1759-.
[12]	那通兴，张国柱，陈俊栋. 寒区隧道含相变围岩传热渗流耦合数值分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(S2): 144-150.
[13]	孙廉威. 基于施加水压的盾构接缝防水机制数值分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(4): 603-610.
[14]	胡瑞青. 不同围岩和埋深条件下土-结构接触界面对衬砌结构横向地震响应特性的影响分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(12): 1957-1965.
[15]	李丰果, 赵元红. 超浅埋特大断面直墙隧道下穿城市主干道暗挖施工关键技术[J]. 隧道建设, 2018, 38(11): 1868-1877.

软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

Numerical Analysis of Mechanical Behaviors of Lining of Largediameter Metro Shield Tunnel in Soft Ground

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价