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双线不同盾构机掘进地表变形及施工参数影响分析
摘要
本文针对现代城市地下建设中使用的双线不同盾构机的施工过程中，对地表变形的影响及施工参数的影响进行了研究。本文采用数值模拟的方法，通过建立三维有限元模型对不同施工参数下的地表变形进行模拟分析，并对影响地表变形的因素进行了探讨。研究结果表明，双线不同盾构机的施工参数对地表变形影响明显，其中主要受到施工深度、土体刚度、支撑结构刚度等因素的影响。本文研究结果为在实际施工过程中合理选择施工参数和采取有效的支撑措施提供了参考。
关键词：盾构机；双线不同；地表变形；施工参数；有限元模拟
Abstract
Thispaperstudiestheeffectofgrounddeformationandconstructionparametersoftwin-sheildTBMduringtheconstructionprocessofmodernurbanundergroundconstruction.Inthispaper,athree-dimensionalfiniteelementmodelwasestablishedtosimulateandanalyzethegrounddeformationunderdifferentconstructionparameters,andthefactorsaffectinggrounddeformationwerediscussed.Theresearchresultsshowedthattheconstructionparametersoftwin-sheildTBMhadasignificantimpactongrounddeformation,mainlyaffectedbyconstructiondepth,soilstiffness,supportstructurestiffnessandotherfactors.Theresultsofthispaperprovidereferencefortherationalselectionofconstructionparametersandtheadoptionofeffectivesupportmeasuresintheactualconstructionprocess.
Keywords:TBM;twin-sheild;grounddeformation;constructionparameters;finiteelementsimulation
引言
近年来，城市地下建设规模不断扩大，隧道工程建设愈发频繁，盾构机作为隧道开挖的重要工具，其在现代城市建设中的应用越来越广泛。盾构机不仅具有高效、环保的特点，而且能够减少建筑物受到的影响，提高城市基础设施的建设水平。在盾构机的施工过程中，地表变形是一种常见的现象，因此合理选择施工参数和采取有效的支撑措施对减少地表变形非常重要。本文针对现代城市地下建设中使用的双线不同盾构机的施工过程中，对地表变形的影响及施工参数的影响进行了研究。
双线不同盾构机简介
双线不同盾构机是一种能够开挖两个不同直径的隧道的盾构机。在施工过程中，可以先用外钻头开挖大直径隧道，再用内钻头开挖小直径隧道。这种盾构机具有结构简单、施工效率高、适应性强等优点，因此近年来在城市地下建设中得到了广泛应用。
地表变形及其影响因素
盾构机施工过程中会引起地表变形，这是因为隧道掘进时，土层会被挖掘和移动导致应力状态的变化，从而导致地表沉降和变形。地表变形主要包括地表沉降、采空区形成以及地裂缝等。地表变形具有一定的危害性，引起的风险包括对建筑物的损害、地下管道的破坏、地下水位的变化等。
地表变形的影响因素较为复杂，主要包括以下几个方面：
（1）施工深度
施工深度是影响地表变形的重要因素。隧道深度越深，地表上面的覆土就越薄，地表受到的影响就越大。此外，深层土体的变形和应力状态也会受到影响。
（2）土体刚度
土体刚度也是影响地表变形的重要因素之一。土体的刚度决定了它在盾构机掘进过程中的变形和应力状态。如果土体较为坚硬，则其抵抗变形和压缩的能力也较强，地表变形也相对较小。
（3）支撑结构刚度
支撑结构刚度是指在盾构机施工过程中所采用的钢筋网、压型钢板等支撑材料的刚度。支撑结构的作用是在盾构机掘进过程中维持土体的稳定性，防止地表下沉和形成裂缝等现象。支撑结构刚度越大，则能够提供的支撑力和支撑刚度也越大，从而降低地表变形的程度。
数值模拟分析方法
本文采用数值模拟的方法，通过建立三维有限元模型对不同施工参数下的地表变形进行模拟分析。具体来说，将盾构机的掘进过程分为两个阶段，包括初始阶段和稳定阶段。分别选取不同的施工参数进行模拟计算，包括盾构机切削阻力、切削速度、推进速度、支撑结构种类等，并在模拟计算过