新建盾構(gòu)隧道縱向裂紋病害規(guī)律統(tǒng)計(jì)與數(shù)值分析

盧岱岳,蘇 昂,何 川,王乾屾

(西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 610031)

近年來，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，城市地鐵的規(guī)模、數(shù)量及復(fù)雜性均顯著增加。到2016年底，全國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程已經(jīng)達(dá)4 153 km[1]。

伴隨城市地鐵數(shù)量與里程的不斷增加，地鐵盾構(gòu)隧道穿越地層愈加復(fù)雜，盾構(gòu)施工過程中質(zhì)量問題逐漸增多，地鐵盾構(gòu)隧道的整體施工、營(yíng)運(yùn)情況不容樂觀。對(duì)于百年生命線的地鐵工程，管片裂損是施工中存在的最普遍的質(zhì)量問題之一，管片裂損不僅會(huì)引起隧道滲水、漏漿，產(chǎn)生長(zhǎng)期耐久性問題，在運(yùn)營(yíng)期受周圍建筑環(huán)境及車輛循環(huán)荷載作用，甚至?xí)绊懡Y(jié)構(gòu)承載力危及結(jié)構(gòu)安全，是隧道施工過程中較為棘手也是必須妥善處理的問題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者及工程研究人員針對(duì)盾構(gòu)隧道裂損病害進(jìn)行了大量研究。張學(xué)文[2]基于南京地鐵調(diào)研結(jié)果，將地鐵病害分為縱向沉降、結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏水和道床剝離;葉耀東[3]基于上海地鐵1號(hào)線隧道縱向不均勻沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)病害產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析;林永國(guó)等[4]從施工、地質(zhì)和外界擾動(dòng)等多方面分析了影響地鐵隧道縱向變形的因素;楊雨冰等[5]基于斷裂力學(xué)的有限元方法，從單塊管片、2塊管片(含接頭)、整環(huán)襯砌結(jié)構(gòu)3個(gè)層次，探討盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)的破損機(jī)制；陳俊生等[6]采用足尺實(shí)驗(yàn)和三維有限元模擬施工階段管片局部開裂，得出施工過程中出現(xiàn)的開裂和破損是由管片間相對(duì)扭轉(zhuǎn)引起的結(jié)論；竺維彬[7]對(duì)廣州、南京、法國(guó)里爾地鐵進(jìn)行比較、探討、總結(jié)，分析了管片生產(chǎn)、施工、使用過程中的開裂原因，并提出相應(yīng)對(duì)策；秦建設(shè)等[8]從盾構(gòu)機(jī)與管片相互作用入手，研究了盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與襯砌走向不協(xié)調(diào)導(dǎo)致管片錯(cuò)臺(tái)及混凝土開裂問題，提出相應(yīng)對(duì)策；劉鵬等[9]從地質(zhì)原因、管片接頭剛度、雙線施工時(shí)對(duì)管片受力影響等方面，分析了管片在使用中的開裂原因，并利用數(shù)值方法分析了管片接頭剛度變化和雙線施工對(duì)管片受力的影響。

以上針對(duì)病害的研究，多采用基于數(shù)值模擬和經(jīng)驗(yàn)類比方法，得出影響隧道開裂的部分因素，缺少足夠的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)支撐其結(jié)論，無法系統(tǒng)、直觀地反映施工期盾構(gòu)隧道裂損病害的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。此外，帶有裂紋的管片是非連續(xù)的，但對(duì)管片裂紋的現(xiàn)有研究中，多將管片視作連續(xù)介質(zhì)，建立數(shù)值模型，結(jié)合一些準(zhǔn)則或分析手段[10-12]進(jìn)行分析研究。

以某地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道為依托工程，針對(duì)施工階段管片襯砌大范圍開裂、脫落等現(xiàn)象，對(duì)盾構(gòu)管片襯砌裂損病害規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析。針對(duì)其中最嚴(yán)重的縱向裂紋病害的產(chǎn)生部位、分布規(guī)律、形態(tài)特征進(jìn)行深入探討。采用ABAQUS中擴(kuò)展有限元模塊[13]，對(duì)管片在主要千斤頂推力不均和推力過大作用下的管片裂縫產(chǎn)生部位、外觀形式、擴(kuò)展規(guī)律、管片破壞形式進(jìn)行了探討。

1 管片裂損病害調(diào)研

1.1 工程概況

該地鐵線路全長(zhǎng)24.89 km，設(shè)21座車站，全部為地下線。沿線地貌形態(tài)大部分場(chǎng)地為山前沖積平原及河流沖淤積平原地貌類型，部分地段為剝蝕殘山地貌類型。隧道穿越范圍內(nèi)涉及的地層復(fù)雜多變，與北京、上海等地層相對(duì)單一的城市比較起來，該地區(qū)地質(zhì)條件表現(xiàn)在地形地貌起伏多變、地層巖性復(fù)雜多樣的特征。土質(zhì)從北到南呈“硬-軟”交錯(cuò)分布，全線區(qū)間穿越軟土比例占56.4%，土層性質(zhì)屬于軟土比例較大的復(fù)合地層；且沿線下穿多個(gè)地表水體。

該地鐵盾構(gòu)管片外徑6.2 m，內(nèi)徑5.5 m，厚度350 mm，幅寬1.2 m，襯砌圓環(huán)由3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊、2個(gè)鄰接塊、1個(gè)封頂塊組成，其中標(biāo)準(zhǔn)塊67.5°，鄰接塊68.75°，封頂塊20°，縱向螺栓16個(gè)等角度分布，如圖1所示。管片環(huán)間由榫槽連接，環(huán)間凸榫端部高127 mm、凹槽內(nèi)部高135 mm，環(huán)間榫槽連接時(shí)凸榫在凹槽中有8 mm的調(diào)整余量，同一環(huán)的塊間設(shè)置圓形剪力棒相連接，并沿管片四周設(shè)置防水膠條，如圖2所示。

圖1 襯砌圓環(huán)構(gòu)造(單位：mm)

圖2 管片襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)造(單位:mm)

1.2 管片裂損規(guī)律統(tǒng)計(jì)

本文以某地鐵盾構(gòu)隧道為依托工程，對(duì)施工階段出現(xiàn)的管片襯砌結(jié)構(gòu)裂損進(jìn)行了系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并對(duì)管片縱向裂損分布規(guī)律進(jìn)行了分析。本次調(diào)研，共發(fā)現(xiàn)管片裂損443處，管片拱頂脫落數(shù)量最多，共203處，占裂損總數(shù)的45.82%；縱向裂紋略少于拱頂脫落，共183處，占裂損總數(shù)的41.31%；邊角部裂紋最少，共57處，占裂損部位總數(shù)的12.87%，管片分布比例如圖3所示、裂損形態(tài)如圖4所示。

圖3 裂損分布

在所有裂損形態(tài)中，縱向裂紋與拱頂脫落占比最高，是施工期影響管片質(zhì)量問題的最主要的兩個(gè)因素。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，拱頂脫落與環(huán)間錯(cuò)臺(tái)有關(guān)。該地鐵盾構(gòu)管片為帶凹凸榫管片，凹榫一側(cè)未設(shè)置鋼筋，當(dāng)環(huán)間出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，管片凹榫受到凸榫擠壓和剪切作用，發(fā)生拱頂脫落病害。因此，對(duì)于拱頂脫落，可以通過調(diào)整管片凹凸榫參數(shù)，減少甚至避免該病害發(fā)生。但無法通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，避免縱向裂紋病害的發(fā)生，使其成為影響盾構(gòu)隧道質(zhì)量和耐久性最主要因素。

1.3 縱向裂紋特征分析

管片襯砌開裂是盾構(gòu)隧道病害中最常見的一種損傷形式，如圖4所示，該裂損形式占總裂損量的41.31%。常見的縱向裂紋為一條或者多條間隔10～30 cm互相平行的裂紋。在調(diào)研中共出現(xiàn)兩類裂紋，按其走向可分為前裂紋和后裂紋。前裂紋始于盾構(gòu)掘進(jìn)方向的管片前緣，緊鄰管片凸榫所在處，并沿縱向向后進(jìn)行擴(kuò)展，如圖5所示。后裂紋始于盾構(gòu)掘進(jìn)方向的管片后緣，緊鄰管片凹槽所在處，并沿縱向向前擴(kuò)展，如圖6所示。

圖4 裂損形態(tài)

圖5 縱向前裂紋

圖6 縱向后裂紋

表1為縱向裂紋統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以看出，前裂紋數(shù)量明顯高于后裂，前裂紋共計(jì)136處，占縱向裂紋總數(shù)的74.32%，后裂紋共計(jì)47處，占縱向裂紋總數(shù)的25.68%。以該地鐵工程某區(qū)間上行線305環(huán)L1管片為例，其開裂照片如圖5所示，裂紋位于管片掘進(jìn)方向前緣，裂紋長(zhǎng)度為47 cm。

1.3.1 縱向裂紋分布規(guī)律統(tǒng)計(jì)分析

圖7 縱向裂紋開裂狀態(tài)分布比例

從表1可以看出，絕大多數(shù)前裂紋發(fā)生在拱腰位置，占比達(dá)到72.79%。大部分后裂紋發(fā)生在拱腰和拱底位置，占比分別達(dá)到44.68%和48.94%，極少數(shù)的前裂紋和后裂紋發(fā)生在拱頂位置。前后裂紋均未出現(xiàn)在封頂塊(F)中，前裂紋在鄰接塊(L1)中分布比例最高，占比達(dá)到30.88%，后裂紋在鄰接塊(L2)中分布比例最高，占比達(dá)到30.88%。從裂紋的分布特征來看，大部分縱向裂紋的初始開裂位置多靠近相鄰環(huán)管片的縱向接縫處，且裂紋沿環(huán)向多位于手孔兩側(cè)，較少出現(xiàn)裂紋穿越手孔的現(xiàn)象，兩種裂縫均表現(xiàn)出明顯的區(qū)域集中性。

表1 縱向裂紋統(tǒng)計(jì)結(jié)果

1.3.2 縱向裂紋形態(tài)特征統(tǒng)計(jì)分析

分別采用專用的裂紋長(zhǎng)度、深度、寬度測(cè)試儀，對(duì)區(qū)間隧道裂紋的長(zhǎng)度、深度、寬度進(jìn)行測(cè)量，表2為縱向裂紋形態(tài)特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果，圖7為縱向裂紋寬度、深度、長(zhǎng)度的分布圖。

表2 縱向裂紋形態(tài)特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果

裂紋長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，兩類裂紋長(zhǎng)度存在較為明顯差異：在平均長(zhǎng)度上，前裂紋為521.29 mm，超過后裂紋7.9%；在最大長(zhǎng)度方面，這種差距更為顯著，前裂紋長(zhǎng)度的最大值已達(dá)到1 100 mm，遠(yuǎn)大于后裂紋，前裂紋已近似縱向貫穿管片幅寬(1 200 mm)；兩類裂紋的最小值差異較小。

由圖7(a)可知，前裂紋長(zhǎng)度的集中分布在[500，600)范圍內(nèi)，而后裂紋則主要集中在[300，400)。這說明對(duì)于兩類裂紋的致裂因素而言，在管片初始開裂時(shí)，其引起管片混凝土受拉進(jìn)入塑性階段進(jìn)而開裂的效果相近，當(dāng)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展時(shí)，前裂紋的致裂效應(yīng)更為顯著。后裂紋長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)值更大，這表明后裂紋長(zhǎng)度值沿隧道縱向的離散程度更高。在地層多樣性變化時(shí)，后裂紋對(duì)盾構(gòu)施工精度及管片拼裝質(zhì)量的敏感性更強(qiáng)。

裂紋寬度及深度是結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期耐久性及安全性的宏觀反應(yīng)，其中裂紋寬度更是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。圖7中兩類裂紋寬度和深度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律與裂紋長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律均保持一致，即在量值以及集中分布范圍等方面，前裂紋均要明顯高于后裂紋。

施工期，管片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縱向裂紋，不僅會(huì)引起盾構(gòu)隧道防水體系的失效，還會(huì)導(dǎo)致管片結(jié)構(gòu)受力性能大幅度降低。通過調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)縱向裂紋在隧道管片病害中所占比例最高，而兩類縱向裂紋中，前裂紋不論在長(zhǎng)度、深度還是寬度上，其存在數(shù)量更多、波及范圍更廣、病害程度更深，其對(duì)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)承載能力的影響更為顯著，是威脅隧道結(jié)構(gòu)安全性及耐久性的最主要因素。

2 數(shù)值模擬

2.1 模擬工況

如圖8所示，研究目標(biāo)管片位于管片環(huán)右上部，共受到5對(duì)千斤頂推力作用，其中A區(qū)、B區(qū)作用千斤頂數(shù)量分別為3對(duì)、2對(duì)。

圖8 目標(biāo)管片選取

當(dāng)盾構(gòu)穿越軟硬互層地層時(shí)，需要增大B、C、D區(qū)油缸壓力。根據(jù)本工程實(shí)際施工數(shù)據(jù)，盾構(gòu)在均勻地層掘進(jìn)施工時(shí)，管片受到的千斤頂推力為10 MPa左右，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)過渡到軟硬互層地層后，需要調(diào)整油缸壓力，增加B區(qū)千斤頂推力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的控制。在模擬計(jì)算時(shí)，對(duì)目標(biāo)管片各靴板分別施加10 MPa千斤頂推力，隨后逐漸增加目標(biāo)管片B分區(qū)千斤頂推力，直至目標(biāo)管片開裂破損。

當(dāng)盾構(gòu)施工穿越過大地應(yīng)力、圍巖變形過快等不佳地質(zhì)條件，以及因刀盤過度磨損造成開挖直徑減小或是需要停機(jī)更換刀具等情況時(shí)，都可能引起盾體受困，通常采用加大油缸壓力，增大千斤頂推力的方式使盾構(gòu)機(jī)脫困。本工程實(shí)際施工脫困過程中，一般在25 MPa以上。本節(jié)模擬計(jì)算時(shí)目標(biāo)管片所有千斤頂荷載均同步增大至大于25 MPa。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工不良荷載(千斤頂推力過大和千斤頂推力不均)，基于擴(kuò)展有限元原理，建立ABAQUS模型模擬縱向裂紋擴(kuò)展情況，以探明裂紋發(fā)展規(guī)律和最終破壞特征。

2.2 數(shù)值模型

本工程盾構(gòu)管片采用“1+2+3”的分塊方式，即1個(gè)封頂塊，2個(gè)鄰接塊和3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊。本文選取其中1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊建立擴(kuò)展有限元三維實(shí)體精細(xì)化模型。管片外徑6.2 m，內(nèi)徑5.5 m，寬1.2 m，厚0.35 m。標(biāo)準(zhǔn)管片上有縱向手孔4個(gè)，環(huán)向手孔6個(gè)。

管片徑向側(cè)面在加載過程中，由于管片徑向側(cè)面在加載過程中可能會(huì)與相鄰管片多次擠壓及分離，管片側(cè)面與相鄰管片側(cè)面之間接觸不是簡(jiǎn)單的鉸接或者固定端約束。在管片兩側(cè)建立兩個(gè)基座[14]，用于準(zhǔn)確模擬這種復(fù)雜的邊界條件。頂面不加約束，底面采用固定約束，其余側(cè)面均約束節(jié)點(diǎn)的法向位移。

建立好的模型網(wǎng)格如圖9所示。

圖9 管片網(wǎng)格

2.3 材料參數(shù)

ABAQUS中混凝土塑性損傷模型所需參數(shù)[15]：管片混凝土彈性模量2.648×104MPa，泊松比為0.167，剪脹角為15°，偏心率為0.1，雙軸與單軸壓縮強(qiáng)度比值為1.16，屈服常數(shù)為0.666 7。管片混凝土的壓縮和拉伸特性見表3。混凝土之間的摩擦系數(shù)是0.3～0.4，為了反映普遍情況，本文中取平均值0.35?；炷僚c鋼板間的摩擦系數(shù)因鋼板的粗糙度不同變化較大，本文中兩者之間的摩擦系數(shù)亦取0.35。

表3 混凝土壓縮拉伸特性

2.4 數(shù)值模擬結(jié)果2.4.1 管片裂紋形態(tài)分布

圖10為目標(biāo)管片在盾構(gòu)穿越軟硬互層地層施工推力不均時(shí)的裂紋分布形態(tài)，管片中部產(chǎn)生了單條縱向裂紋，且其開裂路徑沿徑向貫穿管片。如圖10(c)所示，初始開裂位置在端面上位于千斤頂不同分區(qū)的邊界處，此處管片局部應(yīng)力集中程度較高。此外，由于內(nèi)弧面手孔對(duì)管片結(jié)構(gòu)存在一定的削弱作用，提高了管片結(jié)構(gòu)內(nèi)弧面的應(yīng)力集中程度，導(dǎo)致裂紋始發(fā)于管片結(jié)構(gòu)內(nèi)弧面。如圖10(d)所示，最大剪應(yīng)力所在位置與裂紋初始位置相一致，表明在非均勻千斤頂推力作用下，管片結(jié)構(gòu)受到剪切作用而開裂，且隨著A、B分區(qū)千斤頂推力差值的增大，管片結(jié)構(gòu)所受剪切作用越發(fā)明顯，最終在管片頂面形成了自內(nèi)弧面至外弧面的貫穿裂紋。此類裂紋與圖5所示縱向前裂紋較為相似，說明千斤頂推力不均與縱向裂紋存在一定的關(guān)系。

圖10 目標(biāo)管片在推力不均時(shí)的裂紋分布

圖11為管片在盾構(gòu)機(jī)推力過大時(shí)的裂紋分布情況，初始裂紋產(chǎn)生在管片內(nèi)弧面邊緣，管片中部開始出現(xiàn)1條縱向前裂紋。縱向裂紋慢慢發(fā)展成為多條縱向裂紋，進(jìn)而發(fā)展成區(qū)域破壞。從圖11(d)可以看出，管片頂面中部最大剪應(yīng)力并未發(fā)生在初始裂紋位置處，這表明推力過大與推力不均破壞模式不同。推力過大情況下，管片因最大主應(yīng)力超過材料極限強(qiáng)度而開裂，然后裂紋擴(kuò)展到凸榫底部并沿凸榫邊緣分別向管片端部以及外弧面擴(kuò)展，多條裂紋交叉，形成區(qū)域壓潰破壞。

與推力不均工況相比，過大千斤頂推力作用下管片裂紋分布形態(tài)范圍更廣，應(yīng)力集中程度更高，管片出現(xiàn)大范圍壓潰現(xiàn)象，表明千斤頂推力過大條件下，引起管片開裂破損的主要原因是千斤頂荷載的大小，進(jìn)一步說明在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，千斤頂推力在盾構(gòu)推進(jìn)過程中以反力形式作用于管片上，在施工中對(duì)管片局部影響最大。

圖11 管片在推力過大時(shí)的裂紋及應(yīng)力分布云圖

2.4.2 管片裂紋擴(kuò)展規(guī)律

圖12為目標(biāo)管片在推力不均時(shí)目標(biāo)管片裂紋長(zhǎng)度隨管片壓縮變形而變化的曲線，其中管片的壓縮變形量指千斤頂作用下管片幅寬的變化量。從圖中可以看出，裂紋總長(zhǎng)度為720 mm，裂紋長(zhǎng)度變化呈現(xiàn)較為明顯的臺(tái)階式遞增特征。分析其原因，混凝土材料作為典型的脆性材料，當(dāng)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的彈性應(yīng)變能能夠滿足(大于或等于)材料開裂形成新表面所需的表面能時(shí)，裂紋失穩(wěn)開始擴(kuò)展，系統(tǒng)釋放的彈性應(yīng)變能就是裂紋擴(kuò)展的原動(dòng)力，因此裂紋擴(kuò)展是一個(gè)能量積累-釋放的往復(fù)過程，在圖中表現(xiàn)為明顯的階梯性。

圖12 推力不均裂紋長(zhǎng)度隨管片壓縮變形而變化曲線

圖13為千斤頂推力過大時(shí)目標(biāo)管片裂紋長(zhǎng)度隨管片壓縮變形而變化的曲線，從圖中可以看出，裂紋總長(zhǎng)度為4 032 mm，裂紋長(zhǎng)度變化呈現(xiàn)出先緩慢增長(zhǎng)，在管片壓縮量為0.15 mm時(shí)，管片裂紋急劇發(fā)展，裂紋長(zhǎng)度急劇增長(zhǎng)，此時(shí)，管片壓縮量基本保持不變。然后，管片壓縮量保持不變，裂紋長(zhǎng)度不變，但是裂紋深度和寬度在不斷增大，最后達(dá)到壓潰破壞。

以千斤頂推力過大為例，裂紋發(fā)展如圖14所示：千斤頂加載初期，結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度較低，管片未出現(xiàn)裂紋。當(dāng)管片壓縮變形達(dá)到0.037 2 mm時(shí)，管片中間手孔上方出現(xiàn)“八”字形裂紋，如圖14(a)所示。接著“八”字形裂紋合并形成“小”字形裂紋，同時(shí)在其旁邊衍生出1條平行裂紋，如圖14(b)所示。此后，裂紋一端向內(nèi)弧面手孔方向發(fā)展，另外一端沿徑向朝管片外弧面擴(kuò)展，如圖14(c)所示。當(dāng)管片壓縮變形達(dá)到0.153 1 mm時(shí)，如圖14(d)所示手孔附近出現(xiàn)首條裂紋，隨后裂紋貫穿手孔(圖14(e))。頂面裂紋出現(xiàn)在螺栓孔周圍，隨后裂紋擴(kuò)展至管片外弧面，與管片邊緣呈45°夾角，如圖14(f)所示。外弧面裂紋發(fā)展較為迅速，很快形成相互交叉的大范圍網(wǎng)狀裂紋，直至管片最終壓潰破壞。

圖13 推力過大裂紋長(zhǎng)度隨管片壓縮變形而變化曲線

圖14 推力過大管片裂紋擴(kuò)展變化過程

3 結(jié)論

以某地鐵盾構(gòu)隧道施工為工程背景，對(duì)隧道管片襯砌裂損進(jìn)行系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與統(tǒng)計(jì)分析，并建立擴(kuò)展有限元數(shù)值模型，對(duì)千斤頂推力不均和推力過大作用下的管片裂縫產(chǎn)生部位、外觀形式、擴(kuò)展規(guī)律、管片破壞形式進(jìn)行探討，得出以下結(jié)論。

(1)施工階段盾構(gòu)管片裂損形式可歸結(jié)為縱向裂紋、拱頂脫落、邊角部裂損3類?？v向裂紋是施工期影響管片質(zhì)量問題的最主要因素。

(2)縱向裂紋在隧道管片病害中占比達(dá)到41.31%，縱向裂紋可分為前裂紋和后裂紋，前裂紋與后裂紋相比，其數(shù)量更多、波及范圍更廣、病害程度更深，對(duì)盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)承載力與耐久性的影響更為顯著。

(3)數(shù)值模擬結(jié)果顯示，推力不均和推力過大是縱向裂紋產(chǎn)生的兩個(gè)主要因素，分別表現(xiàn)出剪切破壞與區(qū)域壓潰破壞，推力過大在施工階段對(duì)管片局部影響最大。

(4)裂紋擴(kuò)展是能量積累-釋放的往復(fù)過程，裂紋長(zhǎng)度變化呈現(xiàn)較為明顯的臺(tái)階式遞增特征。