洪 弼 宸

(同济大学，上海 200092)



大直径盾构隧道环缝剪切机理研究

洪 弼 宸

(同济大学，上海 200092)

依托上海虹梅南路隧道工程，建立了大直径盾构隧道局部环缝数值模型，从径向顺剪、径向逆剪、切向剪切三方面，研究了螺栓在环缝剪切过程中的受力机理，并定量获得环缝错台—位移曲线，为类似问题的研究积累了经验。

盾构隧道，螺栓，环缝剪切，数值模拟

国内直径10 m以上大直径盾构隧道，环缝多无凹凸榫槽，且大多为斜螺栓连接，如广深港狮子洋隧道、南京纬三路隧道、上海长江隧道及上海虹梅南路隧道。由于大直径盾构隧道多穿越江河、明暗浜，其地质情况复杂，其纵向变形中的环缝剪切变形机理亟待研究。本文将依托上海虹梅南路隧道建立局部环缝数值模型，研究螺栓在环缝剪切过程中的受力机理，并定量获得环缝错台—位移曲线。

1 工程概况

上海虹梅南路隧道场地地貌类型为滨海平原，地势较为平坦，沿线地面标高在+4.10 m～+4.98 m。隧道穿越处黄浦江的宽度约为340 m，江底最深处标高约为-18.5 m。该隧道管片外径为14.5 m，内径为13.3 m，每环由10块通用楔形管片(楔形量40 mm)错缝拼装(环间和块间分别采用M27和M30斜螺栓连接)而成，管片厚度为600 mm，环宽为2 000 mm，混凝土强度C60，混凝土抗渗等级为P12。图1为该隧道管片布置示意图。

2 有限元模型

2.1 几何模型及网格划分

在ABAQUS中建立环缝局部数值模型，取环向1 m，纵向2 m，建立一个螺栓孔及螺栓，螺栓长792 mm。对模型做如下简化：只建立混凝土和螺栓，忽略管片钢筋；由于考察对象是螺栓，将管片在环向简化成直线，将环缝端面简化为平面。……