地鐵隧道水平局部凍結(jié)施工應(yīng)力與位移場(chǎng)數(shù)值模擬分析.doc

地鐵隧道水平局部凍結(jié)施工應(yīng)力與位移場(chǎng)數(shù)值模擬分析 ，該論文關(guān)于理工,建筑,道路,橋梁,公路,機(jī)械。
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地鐵隧道水平局部凍結(jié)施工應(yīng)力與位移場(chǎng)數(shù)值模擬分析 　　 　　摘要:北京地鐵大北窯區(qū)間在我國首次采用水平凍結(jié)施工,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水平凍結(jié)施工引起的地表變形十分重要。
文章介紹利用FLAC軟件對(duì)該工程進(jìn)行的施工隧道應(yīng)力及位移場(chǎng)數(shù)值模擬研究。
關(guān)鍵詞:地鐵隧道　水平凍結(jié)　凍結(jié)壁　地表變形　數(shù)值模擬凍結(jié)法由于具有高強(qiáng)、阻水、均勻、靈活、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn),在日本及歐洲各國的城市地鐵等市政工程中都有廣泛應(yīng)用。
我國在北京、上海地鐵施工中也采用過局部凍結(jié)技術(shù),但地鐵隧道的水平凍結(jié)施工在我國還沒有先例。
北京地鐵大北窯車站區(qū)間隧道施工首次成功地采用了水平凍結(jié)技術(shù),水平凍結(jié)長度40余米。
工程地處交通樞紐,交通繁忙、建筑眾多,隧道上覆多條地下市政管線。
凍結(jié)施工伴有凍脹和融降現(xiàn)象,過量的凍脹量和融降量將使地下管線及地上的建筑物、道路等受到影響甚至破壞,因此,研究和預(yù)測(cè)城市地鐵隧道水平凍結(jié)對(duì)地下管線、地表變形的影響規(guī)律十分必要。
　　 　　1　工程簡介 　　 　　北京地鐵大北窯區(qū)間隧道局部水平凍結(jié)施工工程距大北窯車站東側(cè)40m,位于建外大街與東三環(huán)的交叉處,有多條地下管線,隧道頂部有2m厚的粉細(xì)砂層,由于多條管線滲漏,致使粉細(xì)砂土飽和。
隧道暗挖施工時(shí)出現(xiàn)流砂坍塌,為保障地面立交橋的安全暢通,隔斷門向西40m隧道采用局部水平凍結(jié)法施工。
地質(zhì)情況為:0～-115m為雜填土層,-115～-1015m為輕亞粘土層,-1015～-1215m為粉細(xì)砂層,-1215～-1815m為圓礫石層,隧道底部-1815～-2215m為輕亞粘土層。
　　 　　2　FLAC軟件及模型的建立 　　 　　FLAC軟件即連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析軟件,是目前世界上最優(yōu)秀的巖土力學(xué)數(shù)值計(jì)算軟件之一,在模擬支護(hù)體方面可提供梁、樁、錨桿、殼體等多種結(jié)構(gòu)單元,非常適合于研究隧道開挖等巖土工程問題。
　　 　　211　施工隧道的數(shù)值分析模型 　　 　　選取凍結(jié)法施工隧道的橫斷面作為開挖模擬的力學(xué)幾何模型,以現(xiàn)場(chǎng)原型工程為研究對(duì)象。
考慮問題的對(duì)稱性,取一半建立模型,待開挖的隧道斷面取半徑為3m的圓形,上覆蓋土層厚12m,隧道底板土層厚度分別取10m和23m,滿足大于隧道開挖影響范圍3～5倍的要求。
力學(xué)模型尺寸為23m×28m,按平面應(yīng)變問題求解,模型底部邊界采用固定X、Y方向位移約束,左、右邊界都采用固定X方向的位移約束條件。
由于原型工程屬于淺埋隧道,座落在其上方的東三環(huán)立交橋的樁基持力層在隧道底板埋深水平以下,故地表上方不需加載。
212　隧道分步開挖模型選取工程現(xiàn)場(chǎng)隧道縱斷面作為隧道開挖模擬的力學(xué)幾何模型,隧道縱向長40m,斷面高112m,開挖步距2m,上覆土層厚12m,隧道底部范圍土層深10m,平面40m×28m,網(wǎng)格劃分為1120單元,按平面應(yīng)變問題求解,模型底部邊界采用固定X、Y方向位移約束,