CN110821516A - 一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法 - Google Patents

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孙廉威
王新新
吴小建
沈雯
程子聪
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Abstract

为了实现对卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态的精细化模拟计算，本发明提供一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法。本发明的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，可以在有限的计算资源下，做到对基坑开挖卸荷作用下侧方隧道结构形态的精细化模拟计算，实现对盾构隧道细部的分析，为实际工程安全评价提供参考。

Description

一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法
技术领域
本发明属于地下工程技术领域，特别涉及一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法。
背景技术
现阶段对于卸荷条件下侧方盾构隧道结构力学性态计算分析，主要采用三维地层-结构法，该方法主要通过数值软件对基坑、隧道、土体进行整体建模，来计算分析基坑开挖卸荷条件下侧方地铁隧道的结构性状。受制于计算机的性能以及计算时间和效率，采用该方法进行分析时，对于地铁隧道往往是采用等效均质圆筒来进行模拟，这样只能得到盾构隧道的整体变形，而不能得到盾构隧道接头处的变形和受力，然而盾构隧道往往发生破坏是在接缝处，因此现有的方法并不能很好的完整精细化模拟基坑开挖卸荷条件下侧方盾构隧道的结构性状。
发明内容
为了实现对卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态的精细化模拟计算，本发明提供一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法。
本发明的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法的技术方案如下，包括如下步骤：
第一步，根据工程背景和相关资料，利用数值软件对基坑、隧道以及土体开展三维地层-结构建模分析计算；
第二步，根据三维地层-结构建模分析计算的结果，提取隧道在基坑开挖后所受到的土压力；
第三步，利用数值软件对隧道开展精细化模拟，形成精细化隧道模型；
第四步，将第二步提取到的隧道在基坑开挖后所受到的土压力施加在精细化隧道模型上，计算分析得到隧道接缝、螺栓、以及管片的物理力学性态。
进一步的，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第一步中，隧道采用等效均质圆筒来进行模拟。
进一步的，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，所述精细化模拟包括，模拟隧道管片之间的接触关系、模拟隧道管片之间的螺栓的连接关系、模拟隧道与土体之间的接触关系。
进一步的，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，模拟隧道管片之间的接触关系时，隧道管片间的接触效设置为只受压力。
进一步的，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，模拟隧道管片之间的螺栓的连接关系时，螺栓设置为嵌入到两侧的隧道管片中。
进一步的，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，模拟隧道与土体之间的接触关系时，隧道与土体之间的相互作用关系采用土弹簧进行模拟，土弹簧采用非线性弹簧。
本发明的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，模拟更加精细，更接近于实际。同时，这种模拟方法便于计算时快速收敛，可以在有限的计算资源下，做到对基坑开挖卸荷作用下侧方隧道结构形态的精细化模拟计算，实现对盾构隧道细部的分析，为实际工程安全评价提供参考。
附图说明
图1是本发明的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1：
参考图1，本实施例的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法的技术方案如下，包括如下步骤：
第一步，根据工程背景和相关资料，利用数值软件对基坑、隧道以及土体开展三维地层-结构建模分析计算；
第二步，根据三维地层-结构建模分析计算的结果，提取隧道在基坑开挖后所受到的土压力；
第三步，利用数值软件对隧道开展精细化模拟，形成精细化隧道模型；
第四步，将第二步提取到的隧道在基坑开挖后所受到的土压力施加在精细化隧道模型上，计算分析得到隧道接缝、螺栓、以及管片的物理力学性态。
作为较佳的实施方式，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第一步中，隧道采用等效均质圆筒来进行模拟。
作为较佳的实施方式，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，所述精细化模拟包括，模拟隧道管片之间的接触关系、模拟隧道管片之间的螺栓的连接关系、模拟隧道与土体之间的接触关系。
作为较佳的实施方式，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，模拟隧道管片之间的接触关系时，隧道管片间的接触效设置为只受压力。
作为较佳的实施方式，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，模拟隧道管片之间的螺栓的连接关系时，螺栓设置为嵌入到两侧的隧道管片中。
作为较佳的实施方式，具体的，所述一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法中，第三步中，模拟隧道与土体之间的接触关系时，隧道与土体之间的相互作用关系采用土弹簧进行模拟，土弹簧采用非线性弹簧。
本实施例的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，模拟更加精细，更接近于实际。同时，这种模拟方法便于计算时快速收敛，可以在有限的计算资源下，做到对基坑开挖卸荷作用下侧方隧道结构形态的精细化模拟计算，实现对盾构隧道细部的分析，为实际工程安全评价提供参考。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，根据工程背景和相关资料，利用数值软件对基坑、隧道以及土体开展三维地层-结构建模分析计算；
第二步，根据三维地层-结构建模分析计算的结果，提取隧道在基坑开挖后所受到的土压力；
第三步，利用数值软件对隧道开展精细化模拟，形成精细化隧道模型；
第四步，将第二步提取到的隧道在基坑开挖后所受到的土压力施加在精细化隧道模型上，计算分析得到隧道接缝、螺栓、以及管片的物理力学性态。
2.如权利要求1所述的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，其特征在于，第一步中，隧道采用等效均质圆筒来进行模拟。
3.如权利要求1所述的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，其特征在于，第三步中，所述精细化模拟包括，模拟隧道管片之间的接触关系、模拟隧道管片之间的螺栓的连接关系、模拟隧道与土体之间的接触关系。
4.如权利要求3所述的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，其特征在于，第三步中，模拟隧道管片之间的接触关系时，隧道管片间的接触效设置为只受压力。
5.如权利要求3所述的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，其特征在于，第三步中，模拟隧道管片之间的螺栓的连接关系时，螺栓设置为嵌入到两侧的隧道管片中。
6.如权利要求3所述的一种卸荷条件下侧方盾构隧道力学性态模拟计算方法，其特征在于，第三步中，模拟隧道与土体之间的接触关系时，隧道与土体之间的相互作用关系采用土弹簧进行模拟，土弹簧采用非线性弹簧。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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