昆明地铁盾构施工阶段数值模拟研究-云南大学.pdf

云南大学学报（自然科学版），２０１４，３６（Ｓ１）：３１～３４ ＤＯＩ：１０．７５４０／ｊ．ｙｎｕ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 昆明地铁盾构施工阶段数值模拟研究∗ 邓文骐，吴龙梁，经　 晶， 肖梅玲 （云南大学 城市建设与管理学院，云南 昆明　 ６５００９１） － － 摘要：基于土 结构耦合理论以及盾构施工基本原理，采用Ｄｕｎｃａｎ Ｃｈａｎｇ双曲线模型，应用有限元分析软 － 件Ｍｉｄａｓ ＧＴＳ数值模拟了昆明地铁首期工程 １号线某处隧道盾构施工工况，得到了地铁盾构施工阶段隧道的 位移场分布和支护体系的应力场分布情况．结果显示，隧道体系位移值、应力值和应变值均在控制范围内，生产 流程可安全运行． － 关键词：土 结构耦合；盾构施工；地铁；昆明；数值模拟 － － － 中图分类号：ＴＵ９４　 　 文献标志码：Ａ　 　 文章编号：０２５８ ７９７１（２０１４）Ｓ１ ００３１ ０４ 　 　 基于迅速发展的城市化建设和急剧增涨的城 围岩和支护体系视作统一整体，以整体为研究对 市人口，有限的城市空间已满足不了日益紧张的城 象，采用连续介质力学的方法进行计算．地层结构 市交通．为了有效缓解城市交通问题，以谋求开发 法可得到围岩和支护体系的应力与应变，并根据计 利用地下空间的城市地铁体系应运而生并逐渐完 算结果进行盾构施工阶段围岩稳定性分析．然而， 善． 现实中土体与支护结构体系的相互作用是统一的 － 地铁工程是体现城市文明程度的标度工程，更 整体，土 结构耦合效应分析使分析结果更加趋近 － 是重要的生命线工程．然而，基于岩土的弹塑性、黏 现实、更合理可靠．因此，本文采用考虑土 结构耦 ［１］ 滞性、非线性等材料特性 ，以及地面以下岩层、 合效应的地层结构法进行有限元数值分析． 土层、水位和既有建筑及管线分布的复杂性，使得 １．２　 本构模型　 隧道开挖是一个打破原有土体应 ［２］ 地铁盾构施工难度大且不易控制 ．因此，开展地 力平衡的过程，土体与支护体系的统一整体在盾构 铁盾构施工阶段稳定性研究以确保安全施工尤显 施工阶段的位移、应力和应变会体现出明显的非线 必要和迫切．本文采用有限元数值分析的方法，考 性和变形累积性．为了更精确的数值模拟盾构施工 － － 虑土 结构耦合效应，对昆明地铁盾构施工阶段进 阶段土体的非线性特征，本文采用 Ｄｕｎｃａｎ Ｃｈａｎｇ 行了数值模拟，分析了计算结果，得出了相关结论， 双曲线模型作为土体本构模型． 为保证地铁盾构施工的顺利进行提供了参考和依