黄土盾构下穿不同地下非连续管线的模型试验

摘要

针对城市盾构隧道施工下穿既有输气管线引起管线沉降与受力问题，以河南省某在建高速公路为工程背景，进行室内模型试验和有限元数值模拟.考虑不同非连续管线接头间距、接头刚度和管隧间距的影响，探讨管隧正交工况下，隧道开挖对非连续管线沉降、弯矩及管土接触应力的影响.研究结果表明：黄土盾构正交下穿管线存在沉降集中区，在该区范围内，管线接头与管段相对刚度比的大小对管线平均沉降增长速率影响较大，相对刚度比由1.30减小至0.21，非连续管线平均沉降增长速率增大1.5倍；相对刚度比相对大小对非连续管线沉降和弯矩起到决定性作用；通过定义非连续管线综合刚度比，揭示不同综合刚度比下非连续管线最大沉降变化规律和管线最大正负弯矩相对变化规律，其中综合刚度比与管线最大沉降服从3次多项式拟合函数，管线的最大正弯矩值随着最大负弯矩值的改变服从4次多项式拟合函数；管线的管土接触应力变化均呈现“双峰型”变化，管土接触峰值应力随着接头间距的增大而增大；数值模拟表明，管线最大沉降随着管隧间距增大而呈现折线型减小，该转折点出现在管隧间距与隧道开挖直径比为1处.

关键词

地下工程 / 盾构 / 管隧正交 / 沉降 / 模型试验