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隧道与地下工程灾害防治
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循环动载作用下盾构隧道变间距并行下穿既有公路隧道长期沉降研究
何家成1,2,朱驰3,傅金阳3*,孙前辉3,李亚楠4
(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063;2.水下隧道技术国家地方联合工程研究中心,湖北 武汉 430063;3.中南大学土木工程学院,湖南 长沙 410075;4.黄河勘测规划设计研究院有限公司,河南 郑州 450003)
Study on long-term settlement of shield tunnels parallelly undercutting existing highway tunnels with variable spacing under cyclic dynamic loading
HE Jiacheng1,2, ZHU Chi3, FU Jinyang3*, SUN Qianhui3, LI Yanan4
(1. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, Hubei, China; 
2. National and Local Joint Engineering Research Center for Underwater Tunnel Technology, Wuhan 430063, Hubei, China; 
3. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, Hunan,China; 
4. Yellow River Engineering Consulting Co., Ltd., Zhengzhou 450003, Henan, China)
下载:  PDF (4651KB) 
输出:  BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 为揭示列车循环动载作用下新建盾构隧道并行下穿既有公路隧道的长期沉降规律,实现对既有隧道结构安全的准确分析评估。以济南轨道交通M2线穿黄隧道为工程依托,通过室内动三轴试验获取土体动力变形参数,构建适配本工程的土体累计塑性变形沉降分析模型;采用动力有限元数值模拟方法,系统分析不同隧道净距条件下地层动应力分布特征及既有公路隧道长期沉降响应规律。模拟结果显示,动载影响下地层动应力主要集中于新建盾构隧道底部10 m范围内,达地层动应力变化量的60%~70%;既有公路隧道沉降随并行隧道间距增大呈上升趋势,汽车动载贡献占比表现为先增大后减小的变化特征;基于多组工况计算结果,拟合得到循环荷载作用下盾构隧道变间距并行下穿既有公路隧道的沉降量与隧道净距的定量关系式。所建立的分析模型与拟合公式可直观反映隧道间距对长期沉降的控制作用,相较于常规经验方法更贴合近距离并行隧道工程场景,能够为同类盾构下穿施工的长期沉降分析与安全控制提供更具针对性的理论依据与计算方法。
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何家成
朱驰
傅金阳
孙前辉
李亚楠
关键词:  循环动载  室内试验  数值模拟  长期沉降  并行下穿隧道    
Abstract: To reveal the long-term settlement behaviour of an existing highway tunnel caused by a newly constructed shield tunnel passing beneath it in parallel under cyclic train loading, the Yellow River Crossing Tunnel of Jinan Rail Transit Line M2 was taken as the engineering background. Soil dynamic deformation parameters were obtained through laboratory dynamic triaxial tests, and a cumulative plastic deformation-based settlement model was established. Dynamic finite element simulations were then conducted to analyse the ground dynamic stress distribution and the long-term settlement response of the existing highway tunnel under different tunnel clear spacings. The results showed that the ground dynamic stress was mainly concentrated within 10 m beneath the newly constructed shield tunnel, accounting for approximately 60%~70% of the total dynamic stress variation. The settlement of the existing highway tunnel increased with tunnel spacing, while the contribution of vehicle dynamic loading first increased and then decreased. Based on multiple working conditions, a quantitative relationship between tunnel clear spacing and long-term settlement was fitted. The proposed model and fitted formula reflected the controlling effect of tunnel spacing on long-term settlement and provided a targeted method for settlement prediction and safety assessment in similar shield tunnelling undercrossing projects.
Key words:  cyclic dynamic load    indoor test    numerical simulation    long term settlement    parallel underpass tunnel
收稿日期:  2026-04-21      修回日期:  2026-05-31      发布日期:  2026-09-02     
中图分类号:  U43  
基金资助: 济南城市建设集团有限公司科技开发计划资助项目(2020W003);中铁第四勘察设计院集团有限公司科技研究资助项目(TSYSDY-JLLCHSD[2020]-11)
通讯作者:  傅金阳(1985—),男,湖南湘乡人,教授,博士生导师,博士,主要研究方向为基础设施灾变机制及智能检测。    E-mail:  jy.fu@csu.edu.cn
作者简介:  何家成(1995—),男,湖南郴州人,工程师,硕士,主要研究方向为地下与隧道工程。E-mail: 007179@crfsdi.com
引用本文:    
何家成, 朱驰, 傅金阳, 孙前辉, 李亚楠. 循环动载作用下盾构隧道变间距并行下穿既有公路隧道长期沉降研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, .
HE Jiacheng, ZHU Chi, FU Jinyang, SUN Qianhui, LI Yanan. Study on long-term settlement of shield tunnels parallelly undercutting existing highway tunnels with variable spacing under cyclic dynamic loading. Hazard Control in Tunnelling and Underground Engineering, 0, (): 1-14.
链接本文:  
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