顶管法施工对土体影响的理论分析与数值计算.pdfVIP

学兔兔 2015年第 1期 混 凝 土 与 水 泥 制 品 2015No．1 1月 CHINA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS January 顶管法施工对土体影响的理论分析与数值计算 黄 以春，蔡海兵，李 阳 (安徽理工大学土木建筑学院，淮南 232001) 摘 要 ：为探讨顶管法施工时造成 的土体扰动 ，以合肥市某项管工程为背景，运用理论分析与数值模拟相结合 的方法对施工时的地层应力场 、位移场及地表隆沉的变化过程和分布规律进行 了研究并对地表位移进行 了监测。结 果表 明，顶管施工时管道周围一定范围内的土体会受到扰动 ，管道底部、腰部分别 出现最大竖向拉应力、最大竖向压 应力；管道上方的土体扰动区域大于下方土体，管道底部和顶部位置土体分别出现最大隆起和最大沉降，随着管道 的顶进隆起值减小而沉 降值增大，管道轴线远处土体 的位移基本为零 ；地表隆沉 曲线 以管道轴线为对称轴近似正态 分布 ，在掌子面前方地层表现为隆起而后方为沉降状态。 关键词 ：顶管施 工；理论分析 ；数值模拟 ；应 力；变形 Abstract：Inordertoinvestigatethesoildisturbancecausedbythepipejackingconstruction，thesoilstress—displace— mentfieldandsurfacedeformationduringConsturctionwerestudiedwiththeoreticalandnumericalsimulationmethods basedonapipe-jackingprojectinHefeiandthesurfacedisplacementwasmonitored．n1eresultsshowthathtesoilisdis- turbedinacertainrangearoundthepipewhilethepipejacking，themxaimumverticaltensilestressandthemxaimum verticalcompressivestressareinthebottom andthemiddleofthepiperespectively；thedisturbanceareaabovehtepipe isbiggerthanthatofthebelow．Themaximum upliftansettlementaleinthetopandthebottom respectively，theupheaval decreaseswhilethese~ementincreaseswithhtepipejacking，thedisplacementofsoilfarfromthepipeaxisisaboutzero； thesurfacedefomrationcu~esisapproximateanomraldistributionwhosesymmetryaxisishteaxisofthepipe，htesoil layerupliftsinfrontoftunnelface，thensettlesbehindit． Keywords：Pipejackingconsturction；Theoreticalanalysis；Numericalsimulation；Stress；Deformation 中图分类号 ：TU74 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—4637(2015)01—73—05 0 前言 的应力和位移场的变化问题 ，为以后 的研究奠定 了 现代城市地面空间已远远不能满足人类 的需 基础 。房营光翻等对顶管施工土体的扰动进行了理 求 ，因此 ，地下空间的开发显得越来越重要 。城市的 论分析；黄宏伟[61等利用 3D弹性有限元数值分析手 地下管道和隧道是地下空间