基于能量法的双线下穿既有隧道沉降研究

摘要

针对双线隧道穿越施工造成的复杂影响问题，基于能量方法，提出了考虑地层损失率差异的双线下穿开挖作用下既有隧道沉降的计算方法。基于经典的Peck和Mair理论，在计算新建隧道开挖引起的地层位移时，引入Hunt双线开挖沉降修正系数，考虑双线隧道先后穿越引起的地层损失率差异性所造成的影响；基于Rayleigh–Ritz法和弹性地基梁理论，写出系统各部分功能关系式，建立系统总势能方程；利用变分法求解总控制方程，得到考虑地层损失率差异的双线隧道下穿引起既有隧道沉降的理论解析，并将理论计算结果与已有文献报道的工程实测沉降数据进行对比验证；以双线隧道下穿既有隧道为例，对双线中心间距、新建隧道直径以及新旧隧道净距展开参数分析。结果表明：理论计算结果与实测数据整体趋势一致，二者吻合较好，验证了所提方法的可行性；新建隧道先后下穿引起的地层损失率差异对既有隧道的沉降有显著影响；随着新建双线中心间距和新旧隧道净距的增大，既有隧道的沉降量随之减小；随着新建隧道直径的增大，既有隧道的沉降量随之增加，且第二次下穿施工产生的沉降影响会越发明显。研究成果可快速且合理评估既有隧道受新建隧道穿越施工影响时的纵向变形响应，对类似的双线隧道工程起到一定的理论支持和指导意义。

关键词

双线隧道施工 / 隧道沉降 / 能量法 / 简化计算方法 / Pasternak地基

基金资助

国家杰出青年科学基金项目（52225210）; 国家自然科学基金项目（51978265）; 江西省防灾减灾及应急管理重点实验室项目（20212BCD42011）