[工學(xué)]h004-論文全文(編輯修改稿)
2025-02-12 06:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模量/Mpa泊松比凝聚力/Kpa摩擦角（186。）密度（Kg/m3）抗拉強(qiáng)度/Kpa附加壓力（Kpa）P0 ~P0+100P0 ~P0+200雜填土71010165010粉質(zhì)粘土183020190030粉細(xì)砂20322050細(xì)砂卵石40402150粉質(zhì)粘土2125020195050中粗砂卵石504021503 數(shù)值模型區(qū)間隧道關(guān)于過(guò)隧道中心的豎向平面對(duì)稱，選取隧道的一半進(jìn)行模擬，考慮到開(kāi)挖范圍的影響，選取模型沿隧道軸線方向長(zhǎng)度60m，寬度30m，深度60m，坐標(biāo)原點(diǎn)位于隧道底板平面，z軸向上，y軸指向隧道延伸方向，其FLAC3D的網(wǎng)格圖見(jiàn)圖4。用殼體結(jié)構(gòu)單元（shell）模擬預(yù)支護(hù)管棚和噴射混凝土，混凝土襯砌厚度（初襯和二襯）相對(duì)于隧道凈半徑不宜忽略，采用圍巖網(wǎng)格表示混凝土襯砌，把襯砌材料的參數(shù)賦給網(wǎng)格，因此，每個(gè)網(wǎng)格都由兩層覆蓋的五個(gè)四面體的子網(wǎng)格組成，從而實(shí)現(xiàn)了模擬厚襯砌的彎曲。考慮污水管道無(wú)內(nèi)壓力，采用二維樁單元分析模型如圖4 所示[47,10]。隧道施工遵循“小分塊、短臺(tái)階、多循環(huán)、快封閉”的原則，分步分臺(tái)階開(kāi)挖[89]。將所計(jì)算的污水方溝換算為圓形截面的圓管進(jìn)行計(jì)算，。隨著隧道開(kāi)挖的進(jìn)程，管道的彎矩隨著開(kāi)挖進(jìn)程的進(jìn)行不斷變化，但是Mx 的數(shù)值很小，為1014 數(shù)量級(jí)，說(shuō)明埋在土體中的混凝土污水管在隧道支護(hù)、掘進(jìn)、襯砌過(guò)程中所受到的扭矩很小，可忽略不計(jì)。圖4 區(qū)間隧道與管道數(shù)值分析模型Fig. 4 Numerical model for running tunnel and tunnel4 數(shù)值分析結(jié)果圖5～7 分別表示了掌子面為15m，30m，45m 處管底（x=0處）的應(yīng)力歷史。隨著掌子面的向前開(kāi)挖、支護(hù)、襯砌，管底應(yīng)力逐漸變化，但是以管道某點(diǎn)為參考點(diǎn)（如x=0處）沿縱向隨著掌子面漸遠(yuǎn)，其應(yīng)力變化趨于穩(wěn)定，在掌子面開(kāi)挖至15m時(shí)該點(diǎn)的應(yīng)力變化穩(wěn)定。這是由于掌子面的漸遠(yuǎn)，隧道體系襯砌封閉完成，開(kāi)挖隧洞上部土體沉降趨于平緩穩(wěn)定。圖5 掌子面開(kāi)挖至15m處管底應(yīng)力時(shí)間步曲線Fig. 5 Curve of stresstimestep for tunnel bottom with working face excavated to 15m圖6掌子面開(kāi)挖至30m處管底應(yīng)力時(shí)間步曲線Fig. 6 Curve of stresstimestep for tunnel bottom with working face excavated to 30m圖7掌子面開(kāi)挖至45m處管底應(yīng)力時(shí)間步曲線Fig. 7 Curve of stresstimestep for tunnel bottom with working face excavated to 45m 暗挖引起的管道沉降與地表沉降地下污水管道損壞常表現(xiàn)為接頭部位錯(cuò)位、脫節(jié)、整體斷裂。主要原因是土體擠壓變形引起，當(dāng)變形量超過(guò)管線變形極限時(shí), 就會(huì)發(fā)生管線損壞；或者由于地下洞室開(kāi)挖，由于地層損失地表沉降槽的影響使得土層沉降，當(dāng)沉降不均勻時(shí)，可能引起管道斷裂或接頭錯(cuò)位。由地表沉降變化反饋地下管道沉降變化，從而控制土體擠壓變形和不均勻沉降對(duì)地下管道的安全性十分必要。圖8~10分別為掌子面開(kāi)挖至15m，30m，45m處地表沉降與管道沉降曲線，當(dāng)掌子面向前推進(jìn)時(shí)，管道沉降趨勢(shì)與地表沉降趨勢(shì)相吻合，這為控制地表沉降保證地下管道（縱向）安全的問(wèn)題研究奠定了基礎(chǔ)，當(dāng)掌子面向前推進(jìn)時(shí)，地表沉降與管道沉降速率變化很快，開(kāi)挖至15m處時(shí)，其開(kāi)挖區(qū)段管道及地表沉降速率為53％，開(kāi)挖至30m處，沉降速率趨于平緩為30％，當(dāng)繼續(xù)向前推進(jìn)時(shí)，其沉降速率為15％，為此可以判斷在開(kāi)挖初期土體擾動(dòng)對(duì)上部管線沉降影
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