浆液时效性与管片摩擦作用下管片上浮研究

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摘要为系统分析浆液时效性对隧道管片上浮的影响规律，采用FLAC3D数值软件建立考虑浆液凝固时效性、管片环间摩擦的数值模型，与现场实测数据进行对比分析，共同揭示隧道掘进过程中管片上浮的动态演化规律及其影响机制。数值模拟结果与现场实测数据对比表明，模型能够准确反映管片上浮量在盾尾后10 m附近达到最大值并逐渐稳定的特征，其变化曲线可分为快速增长段、平缓增长段和稳定阶段。参数分析和敏感性分析表明平均注浆压力对累计上浮量影响最为显著，当平均注浆压力由0.3 MPa增至0.6 MPa时上浮量增加42%，敏感性系数最高；深径比由1.0增大至4.0可使上浮量降低35%，敏感性系数次之；而等代层体积模量由1.8 MP增大至3.6 MPa可使上浮量提升仅减少11%，敏感性系数较低。研究成果为隧道施工中管片上浮的精细化预测与控制提供了数据支撑。

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关键词: 盾构隧道管片上浮浆液时效性数值模拟

Abstract: In order to systematically analyze the influence of grout time-dependency on tunnel segment buoyancy, a numerical model considering grout solidification time-dependency and inter-segment-ring friction was established using FLAC3D software. Comparative analysis with field-measured data jointly revealed the dynamic evolution characteristics and influencing mechanisms of segment buoyancy during tunnel excavation. The comparison demonstrated that the model accurately reflected the characteristic where segment buoyancy reached its maximum value near 10 m behind the shield tail and gradually stabilized, with the variation curve divisible into rapid growth, gentle growth, and stabilization phases. Parameter analysis and sensitivity analysis indicated that average grouting pressure most significantly affected cumulative buoyancy. When average grouting pressure increased from 0.3 MPa to 0.6 MPa, buoyancy increased by 42% with the highest sensitivity coefficient. Increasing depth-diameter ratio from 1.0 to 4.0 reduced buoyancy by 35% with secondary sensitivity, while increasing equivalent layer bulk modulus from 1.8 MPa to 3.6 MPa decreased buoyancy reduction to merely 11% with lower sensitivity. The research results provide data support for refined prediction and control of segment buoyancy in tunnel construction.

Key words: shield tunnel segment uplift grout time-dependency numerical simulation

收稿日期: 2025-02-11 修回日期: 2025-03-10 发布日期: 2025-05-29

中图分类号:

U458

基金资助: 国家自然科学基金资助项目(52278403)

作者简介: 郭建光(1975—)，男，山西晋中人，高级工程师，硕士，主要研究方向为城市轨道项目建设管理。E-mail: 983311297@qq.com

引用本文:

郭建光, 王星, 董唱唱, 薛永斌, 王双庆, 赵宏硕, 王文虎. 浆液时效性与管片摩擦作用下管片上浮研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, .
GUO Jianguang, WANG Xing, DONG Changchang, XUE Yongbin, WANG Shuangqing, ZHAO Hongshuo, WANG Wenhu. Numerical study on tunnel segment uplift under the coupled effect of grout time-dependent properties and segmental friction. Hazard Control in Tunnelling and Underground Engineering, 0, (): 1-13.

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