盾构竖井垂直顶升作用下隧道变形响应及控制

摘要：

研究目的:为揭示盾构竖井垂直顶升过程隧道变形响应特征,研制盾构隧道内垂直顶升工艺的模型试验装置,开展顶升过程试验研究,探索顶升阶段上覆土层的合理破坏范围、所需顶升反力及隧道变形规律.借助有限元法分析盾构竖井垂直顶升阶段隧道的变形,与试验结果对比分析,并讨论隧道变形对不同加固方案的敏感性,提出隧道变形合理控制思路.研究结论:(1)垂直顶升阶段上覆土层破坏特征不遵循现有研究的经验假定,现有研究对上覆土层破坏机理和形态的认识存在不足,提出的顶升力经验计算法也存在明显误差;(2)顶升反力作用使管片环缝外侧张开及剪切错动,纵缝内侧张开,管片纵向特性受顶升反力的影响更大;(3)开口环用特殊管片可减小张开量,但加剧了环间剪切错动趋势,实际工程不适合用特殊管片;(4)管片变形与环缝接头刚度呈反向非线性关系,刚度增大5倍后变形趋于稳定,实际工程仅需增大环间底部接头刚度;(5)管片外侧注浆加固能有效抑制顶升施工诱发的隧道变形,合理加固范围为管片底部30°,现有成果提出环向120.或全周加固不妥,造成浪费且增加了施工风险;(6)本研究成果可为盾构竖井垂直顶升施工法的应用和推广提供借鉴和参考.

关键词：盾构竖井、垂直顶升、反力作用、管片变形、模型试验、数值法

所属期刊栏目：40

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金;广东省自然科学基金资助项目

在线出版日期：2023-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：57-63