盾构隧道施工扰动对隧道与车站地震响应的影响分析

摘要

盾构隧道施工扰动会改变隧道周围土体的应力状态和力学性质，从而影响隧道与车站后期的地震响应。通过数值模拟，分析不同程度的应力状态改变和剪切模量衰减对地震时隧道周围土体、管片结构以及车站结构地震响应的影响。结果表明：(1)应力状态改变程度越大(地层应力释放率越大),隧道周围土体的初始剪应力越大，隧道底部土体的剪应变越大，超静孔隙水压力越大；同时，地震引起的管片弯矩和轴力越大(应力释放率30%时地震引起的左拱肩峰值管片弯矩和轴力增量分别是应力释放率10%时的165%和527%),车站侧墙和柱的相对水平位移越大。(2)剪切模量衰减程度越大，隧道周围土体的剪切模量越小，隧道周围土体越软，隧道底部土体的剪应变越大，超静孔隙水压力越大；同时，地震引起的管片弯矩和轴力越小(模量衰减大时地震引起的左拱肩峰值管片弯矩和轴力增量分别是模量无衰减时的67%和40%),车站侧墙和柱的相对水平位移越小。因此，盾构隧道的施工扰动程度对后期隧道与车站的地震响应有明显影响，在隧道与车站的抗震设计时应考虑盾构隧道前期施工对周围土体应力状态及力学性质改变的影响。

关键词

盾构隧道 / 施工扰动 / 应力状态 / 模量衰减 / 地震响应

基金资助

天津市科技计划项目(21JCYBJC00380); 国家自然科学基金项目(52378362)