双线隧道施工引起的土体位移的数值模拟

摘要

随着地下空间的大规模开发，盾构隧道施工地段处于建筑物，地下管线，道路桥梁密集区等现象越来越普遍。如何准确地评估地铁施工引发的土体位移对于确定地面周边建筑的保护方案来说具有十分重要意义。
　　本文以广州地铁三号线为工程背景，对单线隧道掘进，双线隧道同时掘进以及双线隧道异步掘进引起周边的土体位移进行数值模拟，分析不同的施工步骤下土体的沉降规律，本文具体思路如下：
　　（1）基于Mindlin位移解分别的得到附加推力，刀盘扭矩，盾构重力，刀盘摩擦，注浆压力，盾体摩擦引起的地表沉降，结合修正土体损失公式得到估算单线盾构施工引起的地表沉降表达式；使用叠加原理得到估算双线隧道施工的地表沉降表达式。
　　（2）基于广州天河—五山双线隧道工程为工程背景，使用有限差分软件FLAC3D进行建模，考虑实际施工地质条件，盾构设备参数等确定数值模拟的载荷，结构模型的物理尺寸，开挖的步数等数值模型参数。在数值空间对模型进行单线隧道掘进，双线隧道同时掘进，双线隧道异步掘进。
　　（3）基于步骤（2）中单线掘进，双线同步掘进，双线先后施工引发周边的土体位移结果进行分析；运用第三章中的地表沉降估算表达式对模型所处的工程背景进行计算并与数值模拟结果作对比，验证两种方法的可靠性。