난징 지하철 1 호선을 엔지니어링 배경으로 현장 실험을 통해 점성 지층을 통과하는 방패 터널의 관판 구조가 전체 시공 과정과 안정기에 미치는 역학 행동을 체계적으로 연구했다. 구조와 지층의 상호 작용을 고려한 빔-스프링 모델을 사용하여 유한 요소 수치 시뮬레이션 분석을 수행하고 결과를 비교 및 종합해 점성 지층 아래 지하철 방패 터널 구조의 설계 원칙과 방법을 제시했다.
1 머리말
방패 터널 단일 레이어 조립 세그먼트 정렬 구조의 내부 힘 및 변형 계산 모델은 일반적으로 균일 링 모델을 사용합니다. 빔-스프링 모형은 세그먼트 이음매 효과를 고려하지만 실제 하중 모드 및 구조와 주변 암석 간의 상호 작용 모드는 특정 가정을 기반으로 하며, 매개변수마다 결과 차이가 크며, 구체적인 상호 작용 모드는 [2] 를 더 연구하고 결정해야 합니다. 시공 중 방패 터널 세그먼트 구조의 역학 동작 특성을 이해하기 위해 본 글은 현장 실험을 통해 점성 지층을 가로지르는 방패 터널 세그먼트 구조의 시공 전 과정과 안정기의 역학 행동을 체계적으로 연구했다. 빔 스프링 모델과 비교해서 점성 지층 아래 지하철 방패 터널 세그먼트 구조의 설계 원칙과 방법을 제시했다.
2 테스트 개요
2. 1 파일럿 섹션
현장 실험 섹션은 난징 지하철 1 호선 TA 15 구간 측점 YK 13872 에 있습니다. 터널 동굴은 진흙 미사 미사 점토에 위치하고 있으며 터널은 실트 점토로 덮여 있으며 두께는 약 4m 입니다. 표면은 실트 혼합 모래이며 터널은 약 9m 깊이로 묻혀 있습니다. 지질 조사도 1 을 참조하십시오. 지하철 구간 방패 터널은 단일 조립 철근 콘크리트 파이프 조각을 사용하여 정렬 링을 만들고, 내경 5.50m, 폭1.20m, 두께 0.35m ... 라이닝은 6 단으로 구성되며, 커버 세그먼트의 중심 각도는 265,438+0.5 이고, 인접한 두 세그먼트의 중심 각도는 68 입니다. 세그먼트당 65,438+06 개의 세로 이음새를 22.5 등각으로 설정합니다. 파이프 링은 세로 45 오류 솔기 조립, 라이닝 세그먼트 링 조립 테스트를 사용합니다.
2.2 테스트 내용
현장 테스트는 모든 테스트 항목이 안정될 때까지 세그먼트 정렬 지지 링에서 시작됩니다. 테스트 내용에는 토압, 구멍 틈새 수압 및 방패 터널 세그먼트 구조의 내부 힘이 포함됩니다. XYJ-3 강성 현 토압 상자, 0.3MPa 범위, 토압 테스트 구멍 틈새 수압은 범위가 0.2MPa 인 XJS-2 형 구멍 틈새 압력계를 사용하여 측정되며, 범위가 3000 마이크로변형인 XJH-2 형 강성 현형 강철 스트레인 게이지는 세그먼트 내부 및 외부 변형을 테스트하고 세그먼트 내부 및 외부 변형을 통해 세그먼트 내부 힘을 얻습니다.
2.3 측량 점 배치
테스트 대상 링 안에는 8 개의 토압, 8 개의 구멍 틈새 수압, 16 쌍의 내부 힘 측정점이 있습니다. 측량 점의 배치는 그림 3 에 나와 있습니다. 수압은 시공 과정의 변화에 따라 그림 4 에 나와 있다. 그림 4 에서 볼 수 있듯이 10 링 범위 내에서 과녁 고리 지지 링부터 시공까지 과녁 고리에 작용하는 수압 값이 크게 변하고 시공 범위가 과녁 고리 20 링 외부에 도달하면 과녁 고리에 작용하는 수압 값이 기본적으로 안정화되는 경향이 있습니다. 크기면에서 실드 세그먼트 링에 작용하는 수압은 국부적으로 0.28MPa 에 달한다. 대상 링의 최대 깊이가 약 9m 이므로 구멍 틈새 압력계가 측정한 대상 링의 시작점에서 10 까지의 세그먼트 링의 수압에도 대상 링에 작용하는 다른 하중이 포함되어야 한다고 추정할 수 있습니다. 그림 5 는 그라우팅 압력이 안정된 후 최종 대상 파이프 링의 수압 분포를 보여 줍니다.
3 테스트 결과 및 분석
3. 1 수압 변화 및 분포 법
요약하자면, 점성 지층 조건에서는 점성 토양 침투 계수가 낮기 때문에 그라우팅 압력이 빠르게 사라지지 않고, 방패 고리에 작용하는 수압은 점성 지층 조건 하에 있습니다. 방패 고리가 일정 범위 내에 있을 때 (이 문서에서는 이 링이 약 15 라고 함) 시공할 때, 그리고 시공범위가 일정한 거리에 도달한다고 생각한다.
3.2 토압의 변화와 분포
그림 6 에서 볼 수 있듯이, 대상 링 지지 링은 시공 과정 테스트 후 대상 링 세그먼트 라이닝에 작용하는 토압의 변화에 따라 그림 6 에서 볼 수 있듯이, 그 변화의 법칙은 수압과 거의 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 과녁 고리 지지 링부터 후속 10 링 내 세그먼트 시공까지 과녁 고리에 작용하는 토압 값이 비교적 크고 토압 값의 변화 범위도 비교적 크다. 구성 범위가 대상 링 30 링에 도달하면 대상 세그먼트 링에 적용됩니다. 그림 7 은 대상 파이프 링에 최종적으로 작용하는 토압을 보여 줍니다.
요약하면, 파이프 라이닝은 방패 꼬리 그라우팅 압력, 슬러리 경화 후 형성된 소포층 등의 요인에 의해 제한됩니다. 실드 세그먼트가 일정 범위 (이 문서의 약 15 링) 내에서 시공될 때 파이프 링에 작용하는 토압은 그라우팅 압력과 토압의 중첩 값입니다. 시공범위가 일정 거리 (이 글은 약 60 고리) 에 이르면, 그라우팅 압력이 점차 낮아짐에 따라, 즉 점성 지층 조건 하에서 시공기간 지층 안정의 기본 조건은 시공고리로부터의 거리가 60 고리 (약 12~ 14 일) 보다 크다는 것이다.
3.3 세그먼트의 내부 힘 변화 및 분포
그림 8 과 그림 9 에서 볼 수 있듯이 대상 링 세그먼트의 내부 힘 (축 방향력 및 굽힘 모멘트) 은 실험 후 구성에 따라 달라집니다. 그림 8 과 그림 9 에서 볼 수 있듯이 잭 추력, 그라우팅 압력, 지층 압력 및 조립 방법의 상호 작용으로 과녁 링 세그먼트의 내부 힘은 대부분의 위치에서 더 크지만, 방패기가 계속 추진됨에 따라 잭 추력과 그라우팅 압력이 점차 줄어들고 과녁 링 세그먼트의 내부 힘 값이 점차 줄어들고 있습니다. 그림 10 및 1 1 은 일반적인 조건에서 대상 세그먼트의 내부 힘 분포를 보여줍니다. 그림 10 및 1 1 도 그림 8 과 그림 9 의 결론을 보여줍니다. 동시에 그림 10 과 그림 1 1 에서 볼 수 있듯이, 고리가 막 지지되는 순간이든 지층이 안정된 마지막 단계든, 방패 터널 세그먼트의 내부 힘은 오류 이음매 조립의 특징을 나타낸다.
요약하면, 점성 지층의 특정 조건 하에서, 파이프 라이닝은 방패 꼬리 그라우팅 압력과 장액이 경화된 후 형성된 소포층의 제약을 받는다. 방패 조각이 일정 범위 (본문 약 15 링) 내에서 시공될 때, 파이프 링에 작용하는 토압은 그라우팅 압력과 토압의 중첩 값이며, 시공 범위가 일정 거리 (본문 약 60 링) 에 도달하면 그라우팅 압력으로 상승합니다. 터널에서 세로 정렬 링은 일정한 반지름 전단 강성 Kr 과 접선 전단 강성 Kt 가 있는 세로 이음새로 연결됩니다. 세그먼트와 주변 토양 간의 상호 작용 모드는 파이프 세그먼트 주위에서만 압축될 수 있는 반지름 및 접선 스프링을 통해 수행됩니다. 이러한 스프링은 당겨질 때 자동으로 분리되며 스프링의 강성은 라이닝 주변 토양의 기초 저항 계수에 의해 결정됩니다. 터널 위에 작용하는 토압은 안전토주 총압력, 측압 수토경제에 편향되어 있다. 세그먼트 및 로드 모드는 그림 12 와 같습니다. 토체, 조립 방법, 접합 강성, 파이프 라이닝, 매장 깊이 등의 매개변수가 현장 실험과 일치합니다.
4.2 결과 및 분석
그림 13 및 그림 14 에는 가격 대비 성능이 뛰어난 수토 빔 스프링 모델의 유한 요소 수치 시뮬레이션 분석 결과가 나와 있으며, 두 그림에는 실드 터널 세그먼트 라이닝이 안정된 측정 값 (검은색 점과 값은 현장 측정 값) 이 표시되어 있습니다. 그림 13 과 그림 14 에서 볼 수 있듯이, 1 같은 조립 방식에서 현장 테스트 결과는 가격 대비 성능 토양 빔 스프링 모델의 이론적 분석과 거의 일치하며, 최대 내부 힘의 위치는 기본적으로 동일합니다. 가격 대비 성능 토양 빔 스프링 모형 터널의 하중은 필드 실드 터널의 하중과 거의 동일합니다. (2) 동일한 깊이에서 토양 및 수분 가격 대비 성능 빔 스프링 모형 이론 분석의 가장 불리한 하중은 현장 테스트의 최종 안정 결과보다 작지만 현장에서 방금 지지했을 때 가장 불리한 하중에 가깝습니다. 주된 이유는 빔-스프링 모형이 시공 중 잭 추력 및 실드 테일 그라우팅 압력의 동적 하중을 무시하지만 라이닝 세그먼트가 모든 토체 하중을 안전하게 견디는 가정을 채택하고 있기 때문입니다. 이로써 실제 설계에서 가격 대비 성능이 높은 토수 빔 스프링 모델의 결과를 점성 지층 조건에서 실드 터널 세그먼트 라이닝의 설계 근거로 사용하는 것이 합리적이라는 것을 알 수 있습니다.
5 결론
(1) 점성 토양 침투 계수가 적기 때문에, 점성 지층 조건에서는 그라우팅 압력이 빠르게 사라지지 않기 때문에, 파이프 링에 작용하는 수토압력은 그라우팅 압력과 실드 세그먼트 링 후 20 회 이내의 수토압력의 겹침이다. 시공 범위가 일정 거리 (본문 60 환) 에 도달하면 현장에서 측정한 토수압은 파이프 구조에 작용하는 실제 토수압이다.
(2) 시공 중 동적 하중 (예: 잭 추력, 방패 그라우팅 압력 등 따라서 점성 지층 조건 하에서 전체 시공 과정에서 파이프 라이닝의 최대 내부 힘은 파이프 링 지지와 파이프 링 벽 후 그라우팅이 완료될 때 발생합니다.
(3) 점성 지층 조건 하에서 수토유지보-스프링 모형 터널에 작용하는 하중은 야외방패 터널에 작용하는 하중과 거의 동일한 분포 법칙을 가지고 있다. 수토효율비 빔-스프링 모형은 시공 중 잭 추력, 방패미 그라우팅 압력 등 동하중을 무시하지만 라이닝 세그먼트가 모든 토체 하중을 안전하게 견디는 가정을 채택하고 있습니다. 실제 설계에서는 수토효율비 빔-스프링 모형의 결과를 점성 지층 조건 하에서 방패 터널 세그먼트 라이닝의 설계 기준으로 사용합니다.
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