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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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顶管法施工对土体影响的理论分析与数值计算
Theoretical Analysis and Numerical Calculation of Pipe Jacking Construction on Soil Affects
2015年第1期
顶管施工;理论分析;数值模拟;应力;变形
Pipe jacking construction; Theoretical analysis; Numerical simulation; Stress; Deformation
2015年第1期
1000-4637(2015)01-73-05
安徽省自然科学基金项目(1208085QE87)
黄以春,蔡海兵,李 阳
安徽理工大学土木建筑学院,淮南 232001

黄以春,蔡海兵,李 阳

浏览量:
1000
摘 要:为探讨顶管法施工时造成的土体扰动,以合肥市某顶管工程为背景,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对施工时的地层应力场、位移场及地表隆沉的变化过程和分布规律进行了研究并对地表位移进行了监测。结果表明,顶管施工时管道周围一定范围内的土体会受到扰动,管道底部、腰部分别出现最大竖向拉应力、最大竖向压应力;管道上方的土体扰动区域大于下方土体,管道底部和顶部位置土体分别出现最大隆起和最大沉降,随着管道的顶进隆起值减小而沉降值增大,管道轴线远处土体的位移基本为零;地表隆沉曲线以管道轴线为对称轴近似正态分布,在掌子面前方地层表现为隆起而后方为沉降状态。 Abstract:In order to investigate the soil disturbance caused by the pipe jacking construction, the soil stress-displacement field and surface deformation during construction were studied with theoretical and numerical simulation methods based on a pipe-jacking project in Hefei and the surface displacement was monitored. The results show that the soil is disturbed in a certain range around the pipe while the pipe jacking, the maximum vertical tensile stress and the maximum vertical compressive stress are in the bottom and the middle of the pipe respectively; the disturbance area above the pipe is bigger than that of the below. The maximum uplift an settlement are in the top and the bottom respectively, the upheaval decreases while the settlement increases with the pipe jacking, the displacement of soil far from the pipe axis is about zero; the surface deformation curves is approximate a normal distribution whose symmetry axis is the axis of the pipe, the soil layer uplifts in front of tunnel face, then settles behind it.
英文名 : Theoretical Analysis and Numerical Calculation of Pipe Jacking Construction on Soil Affects
刊期 : 2015年第1期
关键词 : 顶管施工;理论分析;数值模拟;应力;变形
Key words : Pipe jacking construction; Theoretical analysis; Numerical simulation; Stress; Deformation
刊期 : 2015年第1期
DOI :
文章编号 : 1000-4637(2015)01-73-05
基金项目 : 安徽省自然科学基金项目(1208085QE87)
作者 : 黄以春,蔡海兵,李 阳
单位 : 安徽理工大学土木建筑学院,淮南 232001

黄以春,蔡海兵,李 阳

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:为探讨顶管法施工时造成的土体扰动,以合肥市某顶管工程为背景,运用理论分析与数值模拟相结合的方法对施工时的地层应力场、位移场及地表隆沉的变化过程和分布规律进行了研究并对地表位移进行了监测。结果表明,顶管施工时管道周围一定范围内的土体会受到扰动,管道底部、腰部分别出现最大竖向拉应力、最大竖向压应力;管道上方的土体扰动区域大于下方土体,管道底部和顶部位置土体分别出现最大隆起和最大沉降,随着管道的顶进隆起值减小而沉降值增大,管道轴线远处土体的位移基本为零;地表隆沉曲线以管道轴线为对称轴近似正态分布,在掌子面前方地层表现为隆起而后方为沉降状态。

Abstract:In order to investigate the soil disturbance caused by the pipe jacking construction, the soil stress-displacement field and surface deformation during construction were studied with theoretical and numerical simulation methods based on a pipe-jacking project in Hefei and the surface displacement was monitored. The results show that the soil is disturbed in a certain range around the pipe while the pipe jacking, the maximum vertical tensile stress and the maximum vertical compressive stress are in the bottom and the middle of the pipe respectively; the disturbance area above the pipe is bigger than that of the below. The maximum uplift an settlement are in the top and the bottom respectively, the upheaval decreases while the settlement increases with the pipe jacking, the displacement of soil far from the pipe axis is about zero; the surface deformation curves is approximate a normal distribution whose symmetry axis is the axis of the pipe, the soil layer uplifts in front of tunnel face, then settles behind it.

关键词:
顶管施工;理论分析;数值模拟;应力;变形
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(1)顶管施工时在管道周围一定范围内的土体应力会受到扰动。最大竖向拉应力、最大竖向压应力分别位于管道底部、腰部。随着顶管的推进,最大竖向压应力值逐渐增加但增长幅度不大,最大值为-0.349MPa;最大竖向拉应力值先增加后减小,最大值为0.0425MPa。
(2)顶管施工过程中,管道的土体沉降区域大于隆起区域,土体最大竖向隆起和沉降位移分别位于管道底部和顶部,最大隆起值为37mm,最大沉降为36.2mm。随着顶管的推进,隆起值减小而沉降值增大。受管道变形挤压土体效应的影响,腰部土体将向两侧发生变形。
(3)地表沉隆曲线以管道轴线为对称轴呈近似正态分布,其中最大值为9.14mm(A-A)。当掌子面未到达观测路径位置时,路径上产生的一直是隆起变形,且随着掌子面与观测路径位置距离的减小,隆起变形逐渐增大。当管道掌子面施工远离地表观测路径位置后,路径上的沉降曲线继续下沉,但幅度逐渐减小。
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[5] 房营光,莫海鸿,张传英.顶管施工扰动区土体变形的理论与实测分析[J]. 岩石力学与工程学报,2003,22(4):601-605.
[6] 黄宏伟, 胡昕.顶管施工力学效应的数值模拟分析[J]. 岩石力学与工程学报, 2003,22(3):400-406.
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