地铁隧道盾构法施工模拟分析

进入21世纪,世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。目前,人口不断地向城市聚集,使城市人口和建筑的密集度快速上升,造成能被利用的地面空间越来越少,因此,当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间,为人类创造价值。但各种用途的管线被布置在地下,这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法--盾构法。 为缓解南昌城市道路交通压力,改善交通环境,目前南昌地铁一号线正处于全力建设中。对于一个刚刚开展地铁建设的城市来说,需要一定的模拟分析数据来为其做一定的预测。况且随着软件技术的发展与创新,有限元模拟技术已被广泛运用到地铁施工当中。这不仅使建设人员对施工工艺和环境有更清楚的认识,并且更有利于指导设计和施工。 本文以地铁隧道盾构法施工为研究对象,借助ANSYS有限元软件对其进行模拟分析,得到了一些有益的结论,为此,本文的研究内容如下： (1)利用目前的相关知识和理论提出地铁隧道建模实现方法,然后借助郑州地铁施工资料,针对现有模拟方法的不足之处提出了三点改进与其在ANSYS中的实现方法： 1)注浆压力模拟形式由非均布注浆压力取代以往的均布注浆压力； 2)开挖面前方土体受掌子面顶进压力作用时,土体受扰动其刚度值降低,而顶进压力由于开挖面卸荷的影响而相应改变,此时考虑土体材料性质变化时求解方式的改进； 3)对等代层刚度变化的模拟改进：依据等代层刚度随时间实际变化值,更加合理准确地进行动态建模。 并经过与监测数据的比较,证实了改进方法的可行性与可靠性,从而进一步地完善了地铁隧道开挖模型。 (2)以即将开工的南昌地铁隧道为背景,对一号线丰和站至秋水广场站区间隧道工程进行建模计算,对以下内容进行分析： 1)该工况下的地表沉降历时曲线； 2)该工况下的衬砌管片应力变化情况； 3)地表沉降随影响因素变化的规律； 4)地表沉降对其每项影响因素的敏感程度大小。 并在分析总结的基础上对南昌地铁提出建议性的措施,以对设计提供参考,指导信息化施工,起到预测的作用。