盾構機盾尾變形檢測與有限元分析

孫海力，吳恩啟，閔 銳，吳天華

(1.上海理工大學機械工程學院，上海200093； 2.上海隧道股份機械制造分公司，上海200137)

0 引言

近年來，隨著城市建設規模的不斷推進，以軌道交通為主的地下空間開發得到空前發展。盾構法具有對周圍環境影響小、掘進速度快等優點，所以廣泛應用于地下土木工程的建設[1-2]。然而在實際施工過程中，盾構機殼體由于受水土壓力、地質狀態變化等影響，不可避免地會發生一定程度的彈塑性變形，特別是彈性變形，由于盾尾內部結構中沒有支撐桁條，相較于其他部位更容易發生變形[3]。如果盾尾變形過大，會導致盾尾與管片之間間隙過小，造成兩者的磨損，增加盾構阻力或損壞結構，嚴重時無法正常施工，影響施工進度，甚至對地面沉降造成嚴重影響等危害[4]。

國內外學者針對盾尾的變形及間隙評價進行了相應的研究。張雪輝等[5]分析了不同結構的超大直徑盾構機的盾尾在水土壓力下的變形及應力分布狀況；Han等[6]分析了盾尾變形的特點及原因，采取措施實現了回彈；Guo等[7]設計了基于數字圖像處理技術的盾尾間隙自動測量系統；路亞緹等[8]將超聲波傳感器安裝在盾尾內壁上，建立了盾尾間隙測量系統；孫連等[9]通過對管片位置檢測，計算出盾尾間隙；Jin等[10]分析了盾尾間隙的不同，及其對隧道及地面沉降造成的影響；吳恩啟等[11]提出了一種有限元與應變相結合的方法，對盾構機的刀盤推力進行實時檢測。上述研究大都采用激光及圖像等方法進行處理，在測量過程中，若水土雜質覆蓋會極大影響測量精度,因此，本文采用在盾尾內部粘貼應變花的方式進行測量。……