（中国铁道科学研究院,100081,北京∥第一作者,博士研究生）

隧道开挖引起地下管线变形的数值分析及其应用

向卫国胡云龙

（中国铁道科学研究院,100081,北京∥第一作者,博士研究生）

利用FLAC3D有限差分程序,针对隧道开挖过程中不同材质、不同埋深的地下管线在不同地层损失率情况下的变形进行了三维模拟。分析了土体与管线垂直位移特性,探讨了地表与管线沉降槽曲线相互关系特性,得出了管线沉降分布拟合公式,并结合工程实例阐述其应用。

隧道开挖;地表沉降;地下管线变形

First-author’saddress China Academy of Railway Science, 100081,Beijing,China

地铁工程建设面临着异常复杂的周围环境,各类既有地下管线、隧道、涵洞及基础纵横交错。地下管线被称为城市的生命线,是生产和居民日常生活正常运转的有力保障［1］。在地铁隧道开挖期间,开展地下管线安全定量评估显得尤为重要。

不论采用何种隧道施工方法,都将不可避免地引起地层位移,最终导致地表沉降,参见图1。隧道开挖产生的地层位移,又将引起隧道上方地下管线变形并产生附加应力。工程师们也尝试利用对地表沉降的控制间接预测管线的变形,提出弹性地基梁解法［1］和弹性连续解法。两种方法都是把管线作为Euler-Bernoulli梁看待,是对管线三维薄壁壳体模型进行的简化处理。本文利用FLAC3D有限差分程序对隧道开挖影响的管线进行三维壳体模拟,得出壳体模型下管线与地表沉降之间的关系公式。

图1 管线与隧道相对位置

1 数值分析

文献［3］利用剑桥大学离心机模拟了隧道开挖对地下管线的影响。……