上下重叠隧道盾构施工对托换桩基影响的数值分析方法
【专利摘要】本发明公开了一种上下重叠隧道盾构施工对托换桩基影响的数值分析方法，首先，利用FLAC 3D有限差分软件，对承受荷载的托换桩基模型进行模拟，分析其沉降以及变形规律，然后针对桩基托换后重叠隧道开挖的过程，模拟盾构法重叠隧道开挖，分析其对地表沉降以及桩基位移应力的影响，接着对开挖顺序、隧道间距以及托换桩基的深埋、桩径、间距各个物理参数做单因素分析对比，分析不同因素对托换桩基的影响，最后得出相应的模拟数值以及桩基沉降和变形趋势。本发明具有创新意义，准确性较高，拥有广泛的工程应用前景。
【专利说明】
上下重叠隧道盾构施工对托换巧基影响的数值分析方法
技术领域
[0001] 本发明设及上下重叠隧道盾构施工粧基托换技术领域，尤其是指一种上下重叠隧 道盾构施工对托换粧基影响的数值分析方法。
【背景技术】
[0002] 地铁隧道开挖的方法有很多种，其中常用的一种方法就是盾构法。隧道盾构法开 挖是指大型盾构机在刚外壳的保护下，利用开挖面刀盘在设计隧道开挖线上对岩±进行挖 掘，同时在盾构机后方形成衬搁结构支护已挖隧道，并通过顶推力装置不断向前安全推进 的开挖方法。
[0003] 在建筑工程中，如果建筑物的粧基的承载力不能满足要求时，为了保证建(构)筑 物的安全使用，往往需要对建筑物的地基进行加固或者对既有粧基进行改造。粧基托换技 术就是一种发展得比较成熟的原粧基改造技术。粧基托换即利用新的粧基替代原粧基，承 担上部结构传来的荷载并将其传到地基中。新加托换粧的结构形式合理，能够满足承载力 要求，但托换效果一定程度上受到工艺水平的制约。
[0004] 对于大部分的数值模拟都是建立在简单的二维模型的基础之上，而开挖过程是一 个复杂的Ξ维问题，不仅对横向地表产生影响，对隧道开挖方向的纵向地表同样有一定的 影响，且Ξ维模型更能模拟粧±之间的相互作用W及盾构过程。目前隧道影响的研究主要 还是针对地表沉降的影响研究，对于建筑物存在的情况W及粧基的影响研究较少，且在实 际工程中，盾构开挖对附近粧基造成的影响并没有大量的实际测量，而模型实验法所模拟 的通常为平面应变的力学模型，目前的数值分析法一般都是采用分布式的方法进行模拟， 不能较为真实的模拟粧±共同作用。国内外已经有许多粧基托换原有粧基的情况下，再进 行隧道开挖的工程案例，但对于双孔重叠隧道施工对托换粧基的影响研究还是比较少，且 主要还是依靠前人的经验W及工程类比法进行模拟施工。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种上下重叠隧道盾构施工对托换 粧基影响的数值分析方法，具有创新意义，准确性较高，拥有广泛的工程应用前景。
[0006] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:上下重叠隧道盾构施工对托换粧 基影响的数值分析方法，首先，利用FLAG 3D有限差分软件，对承受荷载的托换粧基模型进 行模拟，分析其沉降W及变形规律，然后针对粧基托换后重叠隧道开挖的过程，模拟盾构法 重叠隧道开挖，分析其对地表沉降W及粧基位移应力的影响，接着对开挖顺序、隧道间距W 及托换粧基的深埋、粧径、间距各个物理参数做单因素分析对比，分析不同因素对托换粧基 的影响，最后得出相应的模拟数值W及粧基沉降和变形趋势;其具体包括W下步骤：
[0007] 1)Ξ维数值模型的建立 [000引1.1 )±层几何模型的建立
[0009]根据±层的分层可知，整个±层的地层模型分为5层，隧道开挖对周围±体的影响 的范围为到隧道中屯、距离的3~5倍的隧道直径，在3倍的隧道直径内的±体受开挖影响的 应力变化范围为10% W内，当扩大到5倍距离时影响效果为3% W下;建模时，预设开挖±层 的纵横尺寸，Y方向为隧道的开挖方向，Z轴方向表示为±层的深度，通过FLAG 3D建立±层 几何模型，把整个模型的区域分有所需的网格节点和网格；
[0010] 1.2)初始边界条件的确定
[0011] 对于模型的边界条件，将模型底部W及四周的边界设为简支边界，通过flag 3D有 限差分软件中的fix命令进行边界固定；
[0012] 2)初始应力的模拟
[0013] 利用SET grav命令对地层设置重力，对于地层的初始应力，包括竖向的应力〇z，W 及水平的应力Οχ和曰y:
[0014] σζ = σ〇+Σ 丫出i
[0015] 〇x=〇y = Ko〇z
[0016] 其中；
[0017] σ〇-地表面的超载应力
[001引 丫 i-第1层±的重度
[0019]山一第很±的厚度
[0020] Κ〇-±层静止时的±压力系数
[0021] 上压力的梯度用grad表示，计算如下：
[0022]
[0023] 其中：
[0024] 01-地底层应力 [00巧]h-地层高度；
[00%] 3)托换粧基模型的建立
[0027] 将托换粧基简化为托换梁W及托换粧基两部分，且无缝相连，两者的本构关系采 用FLAG 3D中的各向同性的弹性模型;托换粧基模型建立完毕后，直接将托换粧基安放于± 体模型中央；由于粧基深埋已经嵌入质地较为坚硬的微风化上层，粧基底部的基础围岩强 度较高，此时，视粧基为端承粧，忽略粧基周围±体对粧基的侧摩阻力；
[0028] 4)初始模型的平衡
[0029] 根据上述给定的初始应力W及边界条件，通过使用程序中的SOLVE命令来使地层 的初始状态达到平衡，即使每个网格节点的应力位移接近于零；
[0030] 5)重叠隧道盾构开挖施工，包括W下步骤：
[0031] 5.1)在开挖之前需要对盾构开挖的前一步进行超前支护，利用shell单元进行模 拟支护单元；
[0032] 5.2)盾构机开挖是逐步往前开挖，开挖面从y = 0处开始，每步开挖设定的衬搁单 元，利用nul 1单元进行隧道开挖；
[0033] 5.3)开挖完第一步后，对第二步进行开挖，同样在前方一步模拟超前支护，此时， 拆除后方的超前支护，同时铺上混凝±衬搁W及注浆层；
[0034] 5.4)反复W上过程，直到开挖完毕，然后进行另一隧道的开挖过程；
[0035] 6)经验修正公式对地表沉降的验证
[0036] 利用Peck修正公式法，验证模拟重叠隧道开挖对地表沉降影响的合理性，由叠加 原理可知:两个不同深度隧道开挖所造成的地表影响为它们各自影响之和：
[0037]
[0038] 重叠隧道造成的地表沉降W(x，y)为：
[0039] W(x,y) ^Wi(x,y)+W2(x,y)
[0040] ?孩一地表沉降算子
[0041] Wi(x，y)-上线隧道开挖造成的地表沉降
[0042] W2(x，y)-下线隧道开挖造成的地表沉降
[0043] 上下重叠隧道的化ck修正公式为：
[004引 Vi =化 jiR2
[0049] 其中；
[0050] S(i,2)-上下线隧道开挖对地表引起的沉降值 [0051 ] Vii-上线隧道开挖单位长度的地层损失
[0052] Vi2-下线隧道开挖单位长度的地层损失
[0053] Slmax-上线隧道轴线地表处的最大沉降值
[0054] S2"ax -下线隧道轴线地表处的最大沉降值
[0055] ii-上线隧道开挖的地表沉降的宽度系数
[0056] i2-下线隧道开挖的地表沉降的宽度系数 [0化7] Z-隧道深埋
[0化引 φ-±体的内摩擦角
[0化9] R-隧道半径
[0060] 化一地层体积损失率
[0061] 粧基受到承台梁的荷载传递，发生了弯曲变形，然后进行了重叠隧道先后顺序的 开挖，在隧道开挖完成后，粧±发生了位移变形，托换粧基的荷载W及结构呈对称性，故W 右侧粧基的受力变形进行数值分析，数值模拟分别记录当托换粧基完成后、上线隧道开挖 后、重叠隧道开挖完毕对不同深埋处粧基沉降的影响；
[0062] 7)不同参数对粧基的影响规律
[0063] 根据前面建立的粧±模型，研究不同因素对粧基位移和应力的影响，主要从开挖 顺序、隧道间距、粧基间距、粧基长细比运些因素入手，对重叠隧道开挖引起的粧基位移和 应力的影响进行分析，W得出不同参数对粧基的影响规律。
[0064] 本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0065] 在研究技术中，主要利用有限差分法进行模拟。在计算机的帮助下，能够模拟各种 不同工况下的开挖情况，对一些实际工程中难W检测到的地层变形W及粧基的应力和位移 可W得到有效分析。且可W在不同工况下，对比托换粧基的内力W及位移，从而较为直观地 分析影响因素。
【附图说明】
[0066] 图la为托换粧基竖向位移图。
[0067] 图化为托换粧基水平位移图。
[0068] 图2a为上线隧道开挖横向地表沉降槽。
[0069] 图化为最大不均匀横向地表沉降槽。
[0070] 图2c为上线隧道开挖完成后的横向地表沉降槽。
[0071] 图2d为重叠隧道开挖完成后的横向地表沉降槽。
[0072] 图3a为隧道施工对粧基竖向位移的影响。
[0073] 图3b为隧道施工对粧基水平位移的影响。
[0074] 图3c为隧道施工对粧基轴向应力的影响。
[0075] 图4a为隧道施工顺序对粧基竖向位移的影响。
[0076] 图4b为隧道施工顺序对粧基水平位移的影响。
[0077] 图4c为隧道施工顺序对粧基轴向应力的影响。
[0078] 图4d为隧道间距对粧基竖向位移的影响。
[0079] 图4e为隧道间距对粧基水平位移的影响。
[0080] 图4f为隧道间距对粧基轴向应力的影响。
[0081 ]图5a为粧基不同间距对粧基竖向位移的影响。
[0082] 图化为粧基不同间距对粧基水平位移的影响。
[0083] 图5c为粧基不同间距对粧基轴向应力的影响。
[0084] 图5d为粧基长度对粧基竖向位移的影响。
[0085] 图5e为粧基长度对粧基水平位移的影响。
[0086] 图5f为粧基长度对粧基轴向应力的影响。
[0087] 图5g为粧径对粧基竖向位移的影响。
[0088] 图化为粧径对粧基水平位移的影响。
[0089] 图5i为粧径对粧基轴向应力的影响。
【具体实施方式】
[0090] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0091] 本实施例所述的上下重叠隧道盾构施工对托换粧基影响的数值分析方法，具体 是:首先，利用FLAG 3D有限差分软件，对承受荷载的托换粧基模型进行模拟，分析其沉降W 及变形规律，然后针对粧基托换后重叠隧道开挖的过程，模拟盾构法重叠隧道开挖，分析其 对地表沉降w及粧基位移应力的影响，接着对开挖顺序、隧道间距w及托换粧基的深埋、粧 径、间距各个物理参数做单因素分析对比，分析不同因素对托换粧基的影响，最后得出相应 的模拟数值W及粧基沉降和变形趋势。其具体包括W下步骤：
[0092] 1.Ξ维数值模型的建立
[0093] 1.1.±层几何模型的建立
[0094] 根据±层的分层可知，整个±层的地层模型分为5层，隧道开挖对周围±体的影响 的范围一般为到隧道中屯、距离的3~5倍的隧道直径，在3倍的隧道直径内的±体受开挖影 响的应力变化范围一般为10% W内，当扩大到5倍距离时影响效果为3% W下。同时考虑为 了减少模型大小对于计算速度的影响，故假设开挖±层的纵横尺寸为50m，Y方向为隧道的 开挖方向。Z轴方向表示为±层的深度，深度为50m。通过FLAG 3D建立±层几何模型，把整个 模型的区域分为81755个网格节点W及80556个网格。其中，为了便于隧道的开挖和±层参 数的赋值，在建立模型的过程中利用group命令进行分组。托换粧基的材料参数如下表所 /J、- 〇
[0095]
[0096] 1.2.初始边界条件的确定
[0097] 隧道深埋较浅，同时为了方便建模，因此不必考虑地层的构造应力，只需要考虑地 层的应力W及自重来使地层达到平衡状态。对于模型的边界条件，将模型底部W及四周的 边界设为简支边界，通过FLAG 3D中的fix命令进行边界固定。
[0098] 2.初始应力的模拟
[0099] 对地层的应力，忽略±层的孔隙水压力，只需对地层赋值重力。利用SET gray命令 对地层设置重力，系统会将体力赋值在网格周围材料上，如果没有设置初始应力，重力就会 使模型发生移动，直到模型的反作用力达到平衡。所W，运样会使系统需要运行一定步数才 能达到平衡，效率较为低下。
[0100] 对于地层的初始应力，一般包括竖向的应力〇z，W及水平的应力Οχ和曰y:
[0101] σζ = σ〇+Σ 丫出i (1)
[0102] 〇x=〇y = Ko〇z (2)
[0103] 其中：
[0104] 〇〇-地表面的超载应力化化）
[0105] 丫 i-第1层±的重度化N/)
[0106] hi-第：[层±的厚度(m)
[0107] Κ〇-±层静止时的±压力系数
[010引模型中设及的±层一般重度为18~25KN/mm2,对每一层的±重度取22KN/mm 2,地表 应力为零，而坐标为零处为地表W下-17m处，所W地层坐标为零处的Z方向的渐变应力为：
[0109] σζ = σ〇+丫 h = -17X22KN/m3 = -374KPa (3)
[0110] 其中负号表示为压应力。
[0111] 对于X和y方向的应力，运里取静止时上压力的系Κο为0.5。地层坐标为零处的x、y 方向的渐变应力为：
[0112] 〇x=K〇〇z = 0.5X374 = -187KPa (4)
[011；3] 〇y = Ko〇z = 0.5X374 = -187KPa (5)
[0114]上压力的梯度用grad表示，计算如下：
[0115]
j
[0116] 其中：
[0117] σι-地底层应力 [011引h-地层高度
[0119] 由式(3)得到地层底部Z方向的应力为：
[0120] 〇! = 〇〇+yh = -1100KPa (7)
[0121] 由式(6)得到Z方向的应力〇z的应力梯度为：
[0122]
[0123] ±体一般都接近于塑性形态，在本方法中，采用摩尔库伦(Mohr-Coulomb)模型作 为本构模型。
[0124] 3.托换粧基模型的建立
[0125] 将托换粧基简化为托换梁W及托换粧基两部分，且无缝相连。两者的本构关系采 用FLAG 3D中的各向同性的弹性模型。托换粧基模型建立完毕后，直接将托换粧基安放于± 体模型中央。由于粧基深埋已经嵌入质地较为坚硬的微风化上层，粧基底部的基础围岩强 度较高，此时，可W视粧基为端承粧，忽略粧基周围±体对粧基的侧摩阻力。
[0126] 4.初始模型的平衡
[0127] 在分析模型的具体工程实例之前，FLAG 3D模型必须达到初始应力的平衡状态。根 据上述给定的初始应力W及边界条件，通过使用程序中的SOLVE命令来使地层的初始状态 达到平衡，即使每个网格节点的应力位移接近于零。当不平衡力和加载力的比值相对较小 时，则认为系统达到了平衡，一般平衡的比率为1 %。
[0128] 5.重叠隧道盾构开挖施工
[0129] 采用双桐重叠式盾构开挖，上线隧道线的中屯、距离地表17米，下线隧道线中屯、距 离地表29米。两隧道重叠平行，盾构外径为6米，衬搁内径为5.4m，隧道间的距离为一倍隧道 直径。采用先后开挖的过程，先进行上线隧道的开挖，待开挖完毕后再进行下线隧道的开 挖。支护材料参数如下表所示：
[0130]
[0131] 具体的开挖方案如下：
[0132] 5.1.在开挖之前需要对盾构开挖的前一步进行超前支护，利用shell单元进行模 拟支护单元。
[0133] 5.2.盾构机开挖是逐步往前开挖，开挖面从y = 0处开始，每步开挖2个衬搁单元， 即2m。一共25步，利用nul 1单元进行隧道开挖。
[0134] 5.3.开挖完第一步后，对第二步进行开挖，同样在前方一步模拟超前支护。此时， 拆除后方的超前支护，同时铺上混凝±衬搁W及注浆层。
[0135] 5.4.反复W上过程，直到开挖完毕，然后进行另一隧道的开挖过程。
[0136] 6.经验修正公式对地表沉降的验证
[0137] 利用Peck修正公式法，验证本次模拟深圳重叠隧道开挖对地表沉降影响的合理 性。由叠加原理可知:两个不同深度隧道开挖所造成的地表影响为它们各自影响之和：
[013引
巧)
[0139] 重叠隧道造成的地表沉降W(x，y)为：
[0140]
(10)
[0141] 地表沉降算子
[0142] Wi(x，y)-上线隧道开挖造成的地表沉降
[0143] W2(x，y)-下线隧道开挖造成的地表沉降
[0144] 上下重叠隧道的化ck修正公式为：
)
[0150] 其中；
[0151] S(i,2)-上下线隧道开挖对地表引起的沉降值
[0152] Vii-上线隧道开挖单位长度的地层损失
[0153] Vi2-下线隧道开挖单位长度的地层损失
[0154] Slmax-上线隧道轴线地表处的最大沉降值 [01 W ] S2max -下线隧道轴线地表处的最大沉降值
[0156] il-上线隧道开挖的地表沉降的宽度系数
[0157] i2-下线隧道开挖的地表沉降的宽度系数
[0158] Z-隧道深埋
[0159] Φ-±体的内摩擦角
[0160] R-隧道半径
[0161] 化一地层体积损失率
[0162] 粧基受到承台梁的荷载传递，发生了轻微的弯曲变形，然后进行了重叠隧道先后 顺序的开挖。在隧道开挖完成后，粧±发生了位移变形。托换粧基的荷载W及结构呈对称 性，故W右侧粧基的受力变形进行数值分析。数值模拟分别记录当托换粧基完成后、上线隧 道开挖后、重叠隧道开挖完毕对不同深埋处粧基沉降的影响。
[0163] 7.不同参数对粧基的影响规律
[0164] 盾构隧道的开挖对托换粧基的作用效果受很多因素的影响，根据前面建立的粧± 模型，研究不同因素对粧基位移和应力的影响。主要从开挖顺序，隧道间距，粧基间距，粧基 长细比等因素入手，对重叠隧道开挖引起的粧基位移和应力的影响进行了分析。
[0165] 下面我们结合深圳地铁某一段托换粧基重叠隧道施工，采用有限差分软件化AC 3D，对承受荷载的托换粧基模型进行模拟。在模型建立中，为了能够简化加载，将其视为被 动托换，直接将原有粧基承受的荷载加载到托换梁中央上，具体情况如下：
[0166] 托换梁中央受到荷载作用，产生轻微的弯曲变形，中间较两边的沉降较大，托换梁 中央最大的沉降为5.72mm"±体沉降随着地层的深度而逐渐放缓消失。得到托换粧基的沉 降数值，托换粧基的沉降随着深埋逐渐减小。粧基两侧竖向位移如图la所示，粧基邻荷载处 的竖向位移最大值发生在粧基顶部，远荷载处的竖向位移最大值发生在粧基深埋3m处。同 一高度的粧基位移最大差值发生在粧基顶部。托换粧基的水平位移数值如图化所示，最大 水平位移发生在深埋4m处的近粧基顶部。随着深埋增大，粧基的水平位移逐渐减小。在托换 粧基期间粧基最大沉降为3mm，托换粧基的模型符合施工沉降标准要求。
[0167] 沉降在拱顶向地层上方蔓延，隆起状态在拱底向地层下方扩散。开挖掌子面通过 时沉降或隆起较大，上线隧道和上下线隧道开挖后的横向地表沉降如图2a、2b所示。沉降曲 线呈正态分布曲线，W隧道中屯、为轴线左右对称。W化ek修正公式为基础，考虑重叠隧道开 挖后的最终沉降，根据叠加原理，由公式计算得到重叠隧道开挖后的横向地表沉降如图2c、 2d所示。上线隧道开挖造成的最大沉降计算值为4.7mm，下线隧道造成的沉降计算值为 2.7mm。通过Ξ维数值模拟得到的地表沉降凹槽与该公式计算得出的地表沉降凹槽比较，得 到地表沉降趋势较为相近。说明Ξ维数值模拟的±体模型较为合理。
[0168] 得到隧道开挖前后对粧基的沉降，水平位移和轴向应力的影响，分别如图3a、3b、 3c所示。粧基的沉降，水平位移和轴向应力的最大值随着隧道施工过程逐渐增大。其中最大 沉降值为5.8mm，最大水平位移为1.3mm,最大轴向应力为2753KPa。由于隧道开挖导致在拱 底和拱顶附近的±体位移较大，粧基的位移和应力变化主要发生在隧道拱底和拱顶附近。
[0169] 采用不同的隧道开挖顺序Γ先上后下"、"先下后上"）进行Ξ维数值模拟，结果如 图4a、4b、4c所示。整体而言，"先上后下"的施工顺序造成的位移沉降比"先下后上"大，应力 变化主要发生在隧道拱顶与拱底±体附近。上线隧道位置保持不变，分别采用1D，1.5D隧道 间距进行Ξ维数值模拟，结果如图4d、4e、4f所示。隧道间距为1.加造成的位移比间距为1D 造成的位移大，由于粧基底部的位置位于下线隧道拱顶附近的±体，进一步加大粧基的沉 降位移。
[0170] 考虑不同粧基间距、粧长、粧径对沉降、水平位移及轴向应力的影响，如图5a~5i 所示。粧基间距增大，粧长增大，粧径越大，粧基的沉降和水平位移W及轴向应力越小，应力 变化主要发生在隧道拱顶和拱底附近。
[0171] W上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非W此限制本发明的实施范围，故 凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.上下重叠隧道盾构施工对托换粧基影响的数值分析方法，其特征在于：首先，利用 FLAC 3D有限差分软件，对承受荷载的托换粧基模型进行模拟，分析其沉降以及变形规律， 然后针对粧基托换后重叠隧道开挖的过程，模拟盾构法重叠隧道开挖，分析其对地表沉降 以及粧基位移应力的影响，接着对开挖顺序、隧道间距以及托换粧基的深埋、粧径、间距各 个物理参数做单因素分析对比，分析不同因素对托换粧基的影响，最后得出相应的模拟数 值以及粧基沉降和变形趋势;其具体包括以下步骤： 1) 三维数值模型的建立 1.1) 土层几何模型的建立 根据土层的分层可知，整个土层的地层模型分为5层，隧道开挖对周围土体的影响的范 围为到隧道中心距离的3~5倍的隧道直径，在3倍的隧道直径内的土体受开挖影响的应力 变化范围为10%以内，当扩大到5倍距离时影响效果为3%以下;建模时，预设开挖土层的纵 横尺寸，Y方向为隧道的开挖方向，Z轴方向表示为土层的深度，通过FLAC 3D建立土层几何 模型，把整个模型的区域分有所需的网格节点和网格； 1.2) 初始边界条件的确定 对于模型的边界条件，将模型底部以及四周的边界设为简支边界，通过FLAC 3D有限差 分软件中的fix命令进行边界固定； 2) 初始应力的模拟 利用SET grav命令对地层设置重力，对于地层的初始应力，包括竖向的应力σζ，以及水 平的应力〇χ和〇y: σζ = σ〇+Σ γ ihi 〇x = 〇y = K〇〇z 其中： 〇〇-地表面的超载应力 Ti 一第i层土的重度 hi-第i层土的厚度 Ko-土层静止时的土压力系数 土压力的梯度用grad表示，计算如下：其中： σι-地底层应力 h-地层高度； 3) 托换粧基模型的建立 将托换粧基简化为托换梁以及托换粧基两部分，且无缝相连，两者的本构关系采用 FLAC 3D中的各向同性的弹性模型;托换粧基模型建立完毕后，直接将托换粧基安放于土体 模型中央；由于粧基深埋已经嵌入质地较为坚硬的微风化土层，粧基底部的基础围岩强度 较高，此时，视粧基为端承粧，忽略粧基周围土体对粧基的侧摩阻力； 4) 初始模型的平衡 根据上述给定的初始应力以及边界条件，通过使用程序中的SOLVE命令来使地层的初 始状态达到平衡，即使每个网格节点的应力位移接近于零； 5) 重叠隧道盾构开挖施工，包括以下步骤： 5.1) 在开挖之前需要对盾构开挖的前一步进行超前支护，利用shell单元进行模拟支 护单元； 5.2) 盾构机开挖是逐步往前开挖，开挖面从y = 0处开始，每步开挖设定的衬砌单元，利 用null单元进行隧道开挖； 5.3) 开挖完第一步后，对第二步进行开挖，同样在前方一步模拟超前支护，此时，拆除 后方的超前支护，同时铺上混凝土衬砌以及注浆层； 5.4) 反复以上过程，直到开挖完毕，然后进行另一隧道的开挖过程； 6) 经验修正公式对地表沉降的验证 利用Peck修正公式法，验证模拟重叠隧道开挖对地表沉降影响的合理性，由叠加原理 可知:两个不同深度隧道开挖所造成的地表影响为它们各自影响之和： Ω;,: (n W\ + W2) ? πΩ^Ι·^ + Ω;,2^； 重叠隧道造成的地表沉降W(x，y)为： W(x,y)^ffi(x,y)+ff2(x,y) Ω?: -地表沉降算子 WKxj)-上线隧道开挖造成的地表沉降 W2(x，y)-下线隧道开挖造成的地表沉降 上下重叠隧道的Peck修正公式为：Vi = VL3iR2 其中： Su,2)-上下线隧道开挖对地表引起的沉降值 Vu-上线隧道开挖单位长度的地层损失 Vl2-下线隧道开挖单位长度的地层损失 Slmax+上线隧道轴线地表处的最大沉降值 S 2max-下线隧道轴线地表处的最大沉降值 h-上线隧道开挖的地表沉降的宽度系数 i2-下线隧道开挖的地表沉降的宽度系数 Z-隧道深埋 Φ-土体的内摩擦角 R-隧道半径 Vl 一地层体积损失率 粧基受到承台梁的荷载传递，发生了弯曲变形，然后进行了重叠隧道先后顺序的开挖， 在隧道开挖完成后，粧土发生了位移变形，托换粧基的荷载以及结构呈对称性，故以右侧粧 基的受力变形进行数值分析，数值模拟分别记录当托换粧基完成后、上线隧道开挖后、重叠 隧道开挖完毕对不同深埋处粧基沉降的影响； 7)不同参数对粧基的影响规律 根据前面建立的粧土模型，研究不同因素对粧基位移和应力的影响，主要从开挖顺序、 隧道间距、粧基间距、粧基长细比这些因素入手，对重叠隧道开挖引起的粧基位移和应力的 影响进行分析，以得出不同参数对粧基的影响规律。
【文档编号】G06F17/50GK106066920SQ201610410535
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月13日 公开号201610410535.5, CN 106066920 A, CN 106066920A, CN 201610410535, CN-A-106066920, CN106066920 A, CN106066920A, CN201610410535, CN201610410535.5
【发明人】袁鸿, 欧平, 杨雄飞, 韩军
【申请人】暨南大学