上海交通大学学报 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (6): 698-706.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.026
所属专题: 《上海交通大学学报》2021年“土木建筑工程”专题; 《上海交通大学学报》2021年12期专题汇总专辑
收稿日期:
2020-01-19
出版日期:
2021-06-28
发布日期:
2021-06-30
通讯作者:
吴怀娜
E-mail:wuhn@hnu.edu.cn
作者简介:
陈拴(1994-),男,陕西省安康市人,硕士生,从事盾构隧道结构变形机理方面的研究
基金资助:
CHEN Shuan1, WU Huaina1(), CHEN Renpeng1, SHEN Shuilong2, LIU Yuan1
Received:
2020-01-19
Online:
2021-06-28
Published:
2021-06-30
Contact:
WU Huaina
E-mail:wuhn@hnu.edu.cn
摘要:
上方基坑开挖由于应力释放及坑底回弹,不可避免导致既有隧道产生上浮变形,长距离共线时其影响更为显著.在考虑环间剪切错台变形的铁木辛柯简化模型基础上,结合Winkler地基模型,提出了一种上方基坑开挖下土-隧道相互作用解析模型.利用叠加原理将该模型应用于上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形实例分析.通过计算结果与实测数据对比验证了该模型的准确性.分析结果表明,上方主体结构施工后,隧道上浮变形明显回落,但局部差异沉降增加,导致隧道内力和环缝变形显著增加.隧道渗漏水位置并非位于隧道上浮变形最大处,而是位于接头张开量最大处与接头错台变形最大处之间.因此,实际工程中不应仅关注隧道总变形,同时应关注差异沉降引起的接缝张开及错台变形.虽然隧道变形中剪切变形占比约为21.41%,但其引起的接缝错台变形较为显著,其对接缝防水有重要影响,理论分析中不容忽视.
中图分类号:
陈拴, 吴怀娜, 陈仁朋, 沈水龙, 刘源. 上方长距离基坑开挖引起的共线隧道变形研究[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(6): 698-706.
CHEN Shuan, WU Huaina, CHEN Renpeng, SHEN Shuilong, LIU Yuan. Deformation of a Collinear Tunnel Induced by Overlying Long-Distance Excavation[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2021, 55(6): 698-706.
[1] |
CHEN R P, ZHU J, LIU W, et al. Ground movement induced by parallel EPB tunnels in silty soils[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2011, 26(1):163-171.
doi: 10.1016/j.tust.2010.09.004 URL |
[2] |
CHANG C T, SUN C W, DUANN S W, et al. Response of a Taipei Rapid Transit System (TRTS) tunnel to adjacent excavation[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2001, 16(3):151-158.
doi: 10.1016/S0886-7798(01)00049-9 URL |
[3] | HWANG R N, CHEN B S, WU T E, Damages to metro tunnels due to adjacent excavations[DB/OL]. [2020-01-15]. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-81-322-2377-1_25 . |
[4] | 王立峰, 庞晋, 徐云福, 等. 基坑开挖对近邻运营地铁隧道影响规律研究[J]. 岩土力学, 2016(7):2004-2010. |
WANG Lifeng, PANG Jin, XU Yunfu, et al. Influence of foundation pit excavation on adjacent metro tunnels[J]. Rock and Soil Mechanics, 2016(7):2004-2010. | |
[5] |
CHEN R P, MENG F Y, LI Z C, et al. Investigation of response of metro tunnels due to adjacent large excavation and protective measures in soft soils[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2016, 58:224-235.
doi: 10.1016/j.tust.2016.06.002 URL |
[6] | 姚爱军, 张剑涛, 郭海峰, 等. 地铁盾构隧道上方基坑开挖卸荷-加载影响研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(7):2318-2326. |
YAO Aijun, ZHANG Jiantao, GUO Haifeng, et al. Influence of unloading-loading of foundation on shield tunnel underneath[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(7):2318-2326. | |
[7] | 郑刚, 杜一鸣, 刁钰, 等. 基坑开挖引起邻近既有隧道变形的影响区研究[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(4):599-612. |
ZHENG Gang, DU Yiming, DIAO Yu, et al. Influenced zones for deformation of existing tunnels adjacent to excavations[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2016, 38(4):599-612. | |
[8] | 郑刚, 刘庆晨, 邓旭. 基坑开挖对下卧运营地铁隧道影响的数值分析与变形控制研究[J]. 岩土力学, 2013, 34(5):1459-1468. |
ZHENG Gang, LIU Qingchen, DENG Xu. Numerical analysis of effect of excavation on underlying existing metro tunnel and deformation control[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(5):1459-1468. | |
[9] |
NG C W W, SHI J W, HONG Y. Three-dimensional centrifuge modelling of basement excavation effects on an existing tunnel in dry sand[J]. Canadian Geotechnical Journal, 2013, 50(8):874-888.
doi: 10.1139/cgj-2012-0423 URL |
[10] | 张玉伟, 谢永利, 翁木生. 非对称基坑开挖对下卧地铁隧道影响的离心试验[J]. 岩土力学, 2018, 39(7):2555-2562. |
ZHANG Yuwei, XIE Yongli, WENG Musheng. Centrifugal test on influence of asymmetric foundation excavation to an underlying subway tunnel[J]. Rock and Soil Mechanics, 2018, 39(7):2555-2562. | |
[11] | 周泽林, 陈寿根, 陈亮, 等. 基坑施工对下卧地铁隧道上抬变形影响的简化理论分析[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(12):2224-2234. |
ZHOU Zelin, CHEN Shougen, CHEN Liang, et al. Analysis of uplift deflection of subway tunnel due to adjacent pit excavation[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2015, 37(12):2224-2234. | |
[12] | 欧雪峰, 张学民, 刘学勤, 等. 基坑开挖与降水引起下卧隧道变形的解析计算方法[J]. 铁道学报, 2019(3):147-154. |
OU Xuefeng, ZHANG Xuemin, LIU Xueqin, et al. Analytic calculation method of underlying tunnel deformation caused by excavation and dewatering of upper pit[J]. Journal of the China Railway Society, 2019(3):147-154. | |
[13] | 周顺华, 何超, 肖军华. 环间错台效应下基坑开挖引起临近地铁盾构隧道变形的能量计算法[J]. 中国铁道科学, 2016, 37(3):53-60. |
ZHOU Shunhua, HE Chao, XIAO Junhua. Energy method for calculating deformation of adjacent shield tunnels due to foundation pit excavation considering step between rings[J]. China Railway Science, 2016, 37(3):53-60. | |
[14] | 周泽林, 陈寿根, 涂鹏, 等. 基坑开挖对邻近隧道影响的耦合分析方法[J]. 岩土力学, 2017, 39(4):1440-1449. |
ZHOU Zelin, CHEN Shougen, TU Peng, et al. Coupling method for analyzing the influence on existing tunnel due to adjacent foundations pit excavation[J]. Rock and Soil Mechanics, 2017, 39(4):1440-1449. | |
[15] | 王如路. 上海地铁盾构隧道纵向变形分析[J]. 地下工程与隧道, 2009, 19(4):1-6. |
WANG Rulu. Analysis on the longitudinal deformation of shield tunnel of Shanghai Metro[J]. Underground Engineering and Tunnels, 2009, 19(4):1-6. | |
[16] |
WU H N, SHEN S L, LIAO S M, et al. Longitudinal structural modelling of shield tunnels considering shearing dislocation between segmental rings[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2015, 50:317-323.
doi: 10.1016/j.tust.2015.08.001 URL |
[17] |
TIMOSHENKO S P. On the correction for shear of the differential equation for transverse vibrations of prismatic bars[J]. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, 1921, 41(245):744-746.
doi: 10.1080/14786442108636264 URL |
[18] |
LIAO S M, PENG F L, SHEN S L. Analysis of shearing effect on tunnel induced by load transfer along longitudinal direction[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2008, 23(4):421-430.
doi: 10.1016/j.tust.2007.07.001 URL |
[19] |
YIN J H. Closed-form solution for reinforced Timoshenko beam on elastic foundation[J]. Journal of Engineering Mechanics, 2000, 126(8):868-874.
doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(2000)126:8(868) URL |
[1] | 杨其润, 李明广, 陈锦剑, 吴航. 同步实施的相邻基坑相互作用机理[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(6): 722-729. |
[2] | 冯国辉, 徐兴, 侯世磊, 范润东, 杨开放, 管凌霄, 徐长节. 基于Kerr地基模型的基坑开挖引起下卧既有隧道受力变形[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(4): 474-485. |
[3] | 陈舞, 王浩, 张国华, 王成汤, 钟国强. 基于T-S模糊故障树和贝叶斯网络的隧道坍塌易发性评价[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(8): 820-830. |
[4] | 肖朝昀, 李明广, 王大发, 陈锦剑. 降雨影响下残积土层中深基坑变形特性测试及分析[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(8): 873-880. |
[5] | 高亿文, 李明广, 陈锦剑. 超载影响下围护结构非对称基坑的受力及变形特性分析[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(6): 643-651. |
[6] | 范晓真, 许海明, 徐长节, 方焘, 谭勇. 非对称开挖砂性土基坑刚性支护结构解析解[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(4): 397-405. |
[7] | 应宏伟, 许鼎业, 王迪, 章丽莎. 波动承压水下基坑底部弱透水层的非Darcy渗流分析[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(12): 1300-1306. |
[8] | 张子新,肖时辉,刘曈葳,黄昕,何人. 新型盾构隧道防水体系工程试验及数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(6): 688-695. |
[9] | 杨俊龙,门燕青,廖少明,高东奇,苏逢彬. 大直径盾构浅覆土下穿铁路桥涵的影响分析及施工控制[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2019, 53(3): 297-304. |
[10] | 赵雷雷,于曰伟,周长城,杨福兴. 路面随机激励下康复机器人轮椅的抑振解析[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(12): 1502-1507. |
[11] | 蒲祺龙,周翔. 超弹性记忆合金螺旋结构径向变形的理论分析[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(4): 410-418. |
[12] | 李镜培,崔纪飞,李林,赵高文. 静压沉桩对邻近地下连续墙变形的影响[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(12): 1580-1586. |
[13] | 肖潇,李明广,陈锦剑,夏小和. 基坑开挖对围护墙竖向变形的影响机理[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(12): 1552-1558. |
[14] | 王东英1,2,汤华1,邓琴1,尹小涛1,秦雨樵1,2,谭胤华3. 隧道锚的抗拔安全系数确定方法[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(11): 1501-1507. |
[15] | 应宏伟,梁文鹏. 方竖井基坑平动模式挡墙的主动土压力[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2018, 52(11): 1459-1466. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||