地铁盾构施工对大直径越江隧道影响的三维有限元分析

"地铁盾构隧道穿越大直径越江隧道的影响分析 (2011年)" 在城市地下交通发展中，新建的地铁盾构隧道经常会遇到穿越已有隧道的情况，这会对既有隧道结构产生显著影响。该研究主要针对地铁盾构隧道近距离下穿大直径越江隧道的工程问题，旨在深入理解这种穿越行为对越江隧道结构的影响，为相关工程提供理论依据和技术支持。 文章首先强调了在分析过程中考虑的关键因素，包括衬砌材料的横向各向同性特性，即材料性能在不同方向上的均匀性；盾构施工过程中开挖面的支撑力，这是保证盾构推进稳定和控制地层变形的重要手段；同步注浆的压力，注浆可以填充盾构开挖后的空隙，减少地层沉降并稳定周围土体；以及施工引起的扰动层厚度，这部分地层会因施工活动而受到不同程度的扰动。 研究人员运用三维有限元数值模拟方法，这是一种计算力学中的常用工具，能够精确模拟复杂结构在受力情况下的变形和应力分布。通过这种方法，他们分析了新建盾构隧道施工过程中，既有的越江隧道发生的变形和内部应力变化规律。研究结果显示，越江隧道的最大沉降和侧移发生在隧道的对称面上，这表明盾构施工主要影响隧道顶部的稳定性。而对侧移的影响相对较小，这意味着盾构穿越对隧道两侧的稳定性影响不大。 此外，研究还揭示了越江隧道经历了一个加载、卸载、再加载的过程，即在盾构施工期间，隧道先受到施工压力的加载，随后在盾构通过后部分地层压力得到释放（卸载），最后在新的平衡状态下再次加载。这种动态的应力变化过程对隧道的安全性和耐久性提出了挑战。 影响范围的研究发现，盾构穿越对越江隧道的影响主要集中在垂直于隧道轴线方向，前2D（D代表隧道直径）和后2D的区域内。这个发现对于确定安全监测区域和制定施工方案具有重要意义，能有效防止潜在的结构破坏并提前采取防护措施。 总结来说，该论文通过科学的计算方法分析了地铁盾构隧道穿越大直径越江隧道可能产生的影响，为实际工程中的风险评估和施工管理提供了理论基础，有助于确保既有隧道的安全和新建工程的顺利进行。同时，研究的成果也为类似复杂的地下工程提供了参考和指导。