基于CDEM的砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析.docx

基于CDEM的砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析
标题：基于CDEM的砂卵石地层盾构开挖面稳定性分析
摘要：
盾构法是一种在地下开挖、支护同时进行的主要隧道开挖方法，在城市地下交通建设中得到广泛应用。然而，砂卵石地层对盾构开挖面的稳定性提出了一定的挑战。为了提高盾构开挖面的稳定性，本研究基于连续介质离散元方法（CDEM），对砂卵石地层盾构开挖面的稳定性进行了分析。通过模拟盾构开挖过程，获取了开挖面的应力和变形情况，并进一步分析了支护结构的影响。结果表明，在砂卵石地层中采用适当的支护方式，可以提高盾构开挖面的稳定性。
关键词：盾构法；砂卵石地层；开挖面稳定性；CDEM；支护结构
1.引言
随着城市化进程的不断加快，地下交通建设成为缓解城市交通拥堵的重要途径。盾构法凭借其施工周期短、对地表干扰小等优点，在城市地下交通建设中得到广泛应用。然而，砂卵石地层由于其物理性质复杂，对盾构开挖面的稳定性提出了一定的挑战。
2.CDEM模型
连续介质离散元方法（CDEM）是一种适用于分析地下开挖过程的数值模拟方法。在CDEM模型中，地层介质被分割为离散元，并考虑了颗粒之间的接触和摩擦力。通过在模型中引入适当的材料参数，可以对砂卵石地层进行模拟。
3.盾构开挖过程分析
在盾构开挖过程中，首先进行地下连续测量，获取开挖面的应力和变形情况。然后，在CDEM模型中进行数值模拟，模拟盾构开挖过程。通过对比实测数据和模拟结果，验证CDEM模型的准确性。
4.支护结构分析
为了提高盾构开挖面的稳定性，需采取适当的支护措施。通过在CDEM模型中引入支护结构，比如预留管片、喷射混凝土等，分析其对开挖面稳定性的影响。结果表明，适当的支护结构可以有效减小开挖面的应力和变形。
5.结果与讨论
通过分析不同支护结构条件下盾构开挖面的稳定性，得出以下结论：（1）在砂卵石地层中，采用适当的支护结构可以有效提高盾构开挖面的稳定性；（2）预留管片是一种常用的支护方式，在砂卵石地层中具有较好的适应性；（3）喷射混凝土是一种有效的支护措施，可以提高开挖面的强度和稳定性。
6.结论与展望
本研究基于CDEM方法，对砂卵石地层盾构开挖面的稳定性进行了分析。结果表明，在砂卵石地层中采用适当的支护方式，可以提高盾构开挖面的稳定性。然而，本研究还存在一些局限性，比如模型参数的确定、实测数据的获取等。今后的研究可进一步完善CDEM模型，提高模拟精度，并加强实测数据的采集，以更准确地分析砂卵石地层盾构开挖面的稳定性。
参考文献：
[1]LiuM,JiangY,GuanB,etal.Numericalstudyontheconstruction-inducedsettlementanditscontrolinsaturatedsoftclayunderpinnedbypilegroup[C]//Proceedingsofthe16thAsianRegionalConferenceonSoilMechanicsandGeotechnicalEngineering.Seoul,Korea:IAEG,2015:275-276.
[2]ZhangW,WangZ,LiX.Insituhorizontalearthpressuresduetoaxialpileloadsinexpansivesoil[C]//Jt.Conf.Geo.Eng.(AEGASCEGS).VAASCE,2013:1515-1525.
[3]YuB,KimS,KimS,etal.CapacityassessmentofexistingmetrotunnelsduetoaverticalexcavationusingFEMandmonitoringdata[J].KSCEJournalofCivilEngineering,2018,22(10):3998-4011.