文 献 综 述

地铁盾构隧道的发展

1、前言

在地铁区间施工中，采用盾构机掘进是首选，因为其安全可靠，底层适应性强，工效高，对地面交通干扰少，对地面建筑物振动小，可穿越江河、湖泊及既有铁路、公路或已建成的地铁线路，是当前地铁施工中最为先进的施工方法。盾构施工技术的不断发展带动了城市轨道交通的迅速发展，同时在具体工程技术问题上也引起了相关的课题研究，以便解决工程建设中的技术难题和更好地提高工程项目质量，改善人们的生活舒适度和安全性。因此，地铁盾构隧道的地震安全性研究具有极其重要的意义。

为了研究地铁盾构隧道在地震中的反应特性,许多国内外知名专家、学者、教授做了大量的研究工作，为攻克这方面的工程技术难题做出了杰出的贡献。我通过中国知网中文数据库检索到了相关硕士、博士期刊论文，从中获取了大量的研究课题信息，包括地铁盾构隧道的抗震分析、地铁盾构隧道地震反应数值模拟与试验对比分析、复杂地质条件下地铁盾构隧道地震响应分析等一系列具有前瞻性课题。我通过仔细阅读这些期刊文献中的内容，对我国当前城市建设工程行业的地铁建设板块的现状及其发展历程有了一个比较清晰直观的认识，同时也增长了我的专业视野广阔度。

2、地铁盾构隧道地震反应的研究分析

近年来，随着地下空间的利用率逐年增多，大断面、浅埋地下结构和长隧道等易遭受地震作用破坏的结构也越来越多，拟静力法在抗震分析过程中越来越表现出其应用的局限性，而反应位移法以及数值分析法被越来越多的学者所认可、采用。目前对盾构隧道抗震性能的研究严重不足,特别是针对盾构隧道横、纵向抗震性能的研究更是少之又少。在纵向抗震性能研究及数值模拟方面阐述了深刻地见解，认为相关规范所推荐采用的地震系数法具有较大的局限性,采用合理等效模型的反应位移法和动力有限元法更为可取。运用弹性地基梁模型来模拟盾构隧道的特性,建立了盾构隧道纵向等效连续化模型。^[1] 因此，在进行盾构隧道最大应力分析时,忽略盾构隧道管片的部分受拉状态,只考虑其全截面受拉状态。在纵向连接螺栓达到屈服强度之后盾构隧道便进入了塑性阶段,并基于此推导了盾构隧道在塑性状态下,由地震动引起的轴向力计算公式。另外也可以看出，原型观测、模型试验研究和理论分析研究是三种主要类型的研究方法，通过选取合适的地震波、边界条件、结构模型等进行理论分析与数值模拟，得到盾构隧道的纵向抗震性能。研究结果还显示,相对于设计基本地震加速度,把地面与基岩间峰值相对位移作为地下结构的设计地震动参数更为合理。^[2]

盾构隧道的抗震分析应包含地基稳定性分析、横断面地震响应分析、纵向地震响应分析以及抗震薄弱环节的验算等几个部分。目前，地下隧道结构横断面地震响应的理论主要分为静力法、拟静力法和动力分析方法。^[3]

地震荷载作用下地基土#8211;盾构隧道体系的地震响应问题，运用相应的数值模拟方法，克服了以往由于计算能力有限而不能从全三维角度对盾构隧道整体进行地震响应分析的不足，最后利用显式有限元方法和高性能计算机进行了一次地基土#8211;盾构隧道体系非线性地震响应数值计算的成功尝试。^[4] 根据可液化土层上土-地铁隧道结构动力相互作用大型振动台模型试验结果,以软件ABAQUS为平台,将地基土-地铁隧道结构体系视为平面应变问题,采用记忆型嵌套面粘塑性动力本构模型和动塑性损伤模型分别模拟土体和隧道结构混凝土的动力特性,建立了土-地铁区间隧道非线性动力相互作用的有限元分析模型，对地铁隧道的大型振动台模型试验与数值模拟结果进行了对比分析,可以发现:数值模拟与振台模型试验的结果基本一致,同时也验证了大型振动台模型试验方案的可行性和试验结果的可靠性。^[5]

3、地铁盾构隧道施工造成的地表沉降分析