铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究

第３　４卷，第３期　２　０　１　３年５月　文章编号：ｌＯＯｌ一４６３２（２０１３）０３—００４０－０７　中　国　铁　道　科　学　ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＩ　ＷＡＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．３　Ｍａｙ，２０１３　铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的　模型试验研究　何　川　，郭　瑞　，肖明清　。，周济民　，何应道。　（１．西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四ＪｉＩ成都２．北京市市政工程设计研究总院，北京　１０００８２；　６１００３１；　３．中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉摘４３００６３）　要：以广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道为背景工程，采用轴向等效刚度模型，开展盾构隧道单、　双层衬砌纵向力学性能模型试验，并结合数值模拟计算，研究在软硬交替地层且地表有局部附加荷载的复杂情　况下，单、双层衬砌隧道纵向沉降与弯矩的变化规律。结果表明：隧道处于软硬交界地层中时，单层衬砌的纵　向沉降受地层条件的变化作用明显，较大的沉降量和沉降差均发生在软土侧；双层衬砌可在一定程度上抵御受　地层条件的变化作用而产生的不均匀沉降，隧道纵向中心最大沉降量和沉降差均较小；管片衬砌内侧施加连续　的混凝土内衬后，隧道所受纵向弯矩成倍增大，最大正弯矩出现在隧道偏向软土侧，且混凝土内衬承受绝　大部分弯矩；当荷载距隧道轴线３倍洞径以内时，会对隧道的纵向变形及内力产生影响。　关键词：盾构隧道；管片；单层衬砌；双层衬砌；纵向力学性能；模型试验　中图分类号：Ｕ４５１．４　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４６３２．２０１３．０３．０７　采用管片衬砌结构的软土地铁盾构隧道，若发　生过量的纵向沉降或不均匀沉降，则会导致结构局　部弯曲破坏并引发隧道渗水漏泥，对地铁列车运营　的安全性及舒适性都有一定潜在的威胁［１　］。对于　采用管片衬砌结构的高速铁路隧道，若隧道纵向不　均匀沉降过大，就会导致轨道纵向高低差和平整性　超标，加重轮轨间的磨损，从而影响行车安全＿３］。　因此，本文以广深港客运专线狮子洋水下盾构　隧道为背景工程，采用轴向等效刚度模型，开展盾　构隧道单、双层衬砌纵向力学性能模型试验，同时　结合数值计算，研究在软硬交替地层且地表有局部　加载的复杂情况下，单、双层衬砌结构纵向沉降与　弯矩的变化规律。　为此，各国专家学者对衬砌结构纵向安全性问题进　行了系列研究＿４　ｊ，取得了一些研究成果。　但是，盾构隧道纵向不均匀沉降是由多种因素　１工程背景与原型结构　１．１　工程背景　综合作用产生的＿１　，由于荷载纵向分布不均匀，　隧道纵向结构的弯矩、剪力在常规理论计算模型设　计中难以考虑；同时，越来越多的隧道准备采用双　狮子洋隧道位于广深港铁路客运专线东涌站至　虎门站之间，全长１０　８００　ｍ，其中盾构段长９　３４０　ｍ，采用双孔结构，设计行车速度达３５０　ｋｍ・　ｈ一。，设计最大水压达０．６７　ＭＰａ，为国内首次采用　层衬砌结构，如广深港客运专线狮子洋隧道进出洞　口段、沪通铁路黄浦江隧道等，采用双层衬砌后，　隧道的承载性能和刚度无疑将改变，进而对隧道结　构变形与地层沉陷的适应性、抗振性等产生新的　影ｏ￣［ｕ３。　收稿日期：　２０１２—０６—２６；修订日期：２０１３—０２—１９　大直径泥水平衡盾构机在软硬不均地层和岩层中长　距离掘进的水下隧道，首次采用“相向施工、地中　对接、洞中解体”的综合施工技术。　隧址区地层从上到下依次为：素填土、淤泥质　基金项目：　国家“九七三”计划项目（２０１０ＣＢ７３２１０５）；国家杰出青年科学基金资助项目（５０９２５８３０）；高铁联合基金资助重点项目　（Ｕ１１３４２０８）　作者简介：　何川（１９６４），男，重庆人，长江学者，教授，博士。　第３期　铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究　４１　土、粉质黏土、粉细砂、中粗砂、全风　弱风化　泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、砂砾岩。盾构穿越　基岩、半岩半土、第四系覆盖物地层的长度分别占　掘进总长度的７２．８　，１３．２　和１４．０　。基岩的　最大单轴抗压强度为８２．８　ＭＰａ，石英含量最高达　５５．２　，岩石地层的黏粉粒（≤７５　ｍ）含量为　２６．１　～５５．３　。　１．２单、双层衬砌结构　狮子洋隧道主体结构采用单层装配式钢筋混凝　土平板型衬砌，混凝土强度等级为Ｃ５０，隧道外直　径１０．８　ｍ，内直径９．８　ｍ，管片厚度０．５　ｍ，平均　幅宽２　ｍ，采用“７＋１”分块方式的通用双面楔形　环，封顶块圆心角为１６。２１　４９．０９”，２块邻接块和　５块标准块的圆心角同为４９～５　２７．２７　，环与环之间　采用错缝拼装方式。每环管片内纵向螺栓为２２个，　按１６。２１　４９．０９”的等角度布置。　狮子洋隧道进出洞口段为浅埋段，穿越淤泥质　土、细砂、含砂黏土及砾砂等软弱地层和软硬不均　地层，容易出现蛇形拼装误差，并且若发生列车脱　轨撞击或火灾时，有可能造成隧道的整体垮塌，因　此，结合日本东京湾海底公路隧道的建设经验，对　进出洞口段采用双层衬砌，即在管片衬砌内侧再现　浇３０　ｃｍ厚的混凝土衬砌，其余岩层段仍采用单层　钢筋混凝土管片衬砌［】　。狮子洋隧道双层衬砌结　构示意如图１所示，图中，Ｆ为封顶块；　和Ｌ２　为邻接块；Ｂ　一Ｂ　为标准块。　Ｓ　Ｆ　％　ＢＩ　图１狮子洋隧道双层衬砌示意　２模型试验设计　２・　应保证模型试验时模型材料的主要物理量与实　时模型材料的主要物理量与实　际土体的物理量具有一定的相似比。根据狮子洋隧　道所穿越的具体地质情况和隧道纵向边界的影响范　围，并结合试验平台的尺寸条件等，确定本试验以　几何相似比Ｃｌ一７２和容重相似比Ｃ　一１为基础相　似比，根据相似理论，结合弹性范围内的各项控制　方程（平衡方程、相容方程、物理方程、几何方　程）和边界条件，实现了在弹性范围内各控制物理　参数的全相似性［１　。试验中其他主要物理量的相　似关系见表１，表中　为应力物理量　的原型与模　型的相似关系系数，其余同。　表１模型试验各物理量的相似系数　２．２隧道模型材料与制作　试验模型隧道纵向结构采用等效刚度模型模　拟，试验中通过将订制生产的聚氨酯板和ＰＶＣ软　板卷成满足几何相似条件的圆筒来模拟单层管片式　衬砌，在单层衬砌内部采用特定比例的石膏材料浇　注成结构内衬，管片和内衬的相似材料均制成不同　配合比的试件在压力机上做弹性模量的测试，以满　足结构弹性模量的相似。隧道模型外径１５１　ｍｍ，　管片模型壁厚约８　ｍｍ，内衬壁厚约５　ｍｍ，纵向　总长１．５　ｍ（模拟５Ｏ环）。模型材料同时考虑到管　片纵向接头和环向接头刚度的差异，为达到纵向刚　度满足等效的同时环向刚度满足等效，在横向布置　钢丝圈，依据相似关系，钢丝圈纵向间隔１７　ｍｍｌ１　。试验模型隧道如图２所示。　图２　试验模型隧道照片　一　一”　’　４２　中国铁道科学　第３４卷　隧道纵向抗弯刚度是影响其内力、变形的主要　因素，其值采用如下方法确定。通过数显位移计读　取在一定弯矩作用下隧道模型的挠度，再结合截面　尺寸，反算得到相应的纵向抗弯刚度。模型隧道纵　向弯曲刚度计算的力学示意图如图３所示，原型与　模型隧道单、双层衬砌的纵向力学参数见　表２［　３＿１４］。　图３模型隧道纵向等效刚度计算的力学示意图　表２原型与模型隧道单、双层衬砌的纵向力学参数　２．３试验方案与测点布置　模型试验主要是为了研究在软（粉质沙土）、　硬（泥质粉砂岩）交替地层情况下盾构隧道单、双　层衬砌结构的纵向不均匀沉降和管片纵向弯矩。整　个试验在专门制作的试验台架和试验槽内进行。试　验台架外轮廓由角钢、槽钢连接拼装而成，四周及　下部安装厚板以形成边界约束。试验台架尺寸为：　长×宽×高一１．８　ｍ×１．２　ｍ　Ｘ　１．０　ｍ，如图４　所示。　卜ｌ　　图４试验台架立面示意图（单位：ｍｍ）　除地层荷载以外的附加荷载采用施加砝码的方　法加载，加载时将一定重量的砝码放到特定尺寸的　木板上，以达到荷载相似的效果，其中局部附加荷　载采用的木板尺寸为２５０　ｍｍ　Ｘ　１４０　ｍｍ。加载位置　位于隧道纵向的处，约一３～３环。局部附加　荷载分５级逐步施加，每级荷载为１　ｋｇ，按相似关　系换算约为１００　ｋＰａ的附加荷载。　隧道纵向沉降的测量采用数显式位移计（量测　精度达０．００１　ｍｍ），沿模型隧道纵向正下方共布　置１５个测点，位移传导杆顶端与测点处的隧道模　型底部粘牢，测点布置示意图如图５所示。单层衬　砌管片纵向弯矩的测量采用在衬砌内侧顶、底部位　置粘贴表面应变片；双层衬砌在衬砌外侧顶、底部　位置粘贴表面应变片，这样可以避免应变片受内衬　石膏材料浇注的影响；单、双层衬砌应变片布置如　图６所示。然后，由应变量测值再推算管片结构纵　向弯矩。　／位移铡息　／　（）　／　）　－・－－　－－－－－　・－・－’　１１５０１　１ｏｏ￣１２　１ｌ５　０　ＩＩ　ｒ　　ｌＩ、　图５模型隧道纵向沉降测点布置示意图（单位：ｍｍ）　（ａ）单层衬砌　（ｂ）双层衬砌　图６单、双层衬砌应变片粘贴位置示意图　３模型试验结果分析　３．１　隧道纵向沉降曲线　对隧道纵向沉降测量值采用高斯曲线进行拟　合，得到沉降曲线。单、双层衬砌隧道在局部加载　下纵向沉降曲线如图７所示，图中Ｄ为盾构隧道　外径。　由图７（ａ）可以看出：　（１）纵向沉降拟合曲线呈非对称的“勺状”分　布，软土侧隧道纵向沉降数值较大，收敛缓慢，影　响区段长；硬土侧隧道纵向沉降数值较小，收敛较　快，影响区段较短；　（２）加载中心附近纵向１５环为其主要影响区　域，此区域外沉降逐步收敛趋于稳定，随着附加荷　载与隧道轴线的远离，沉降值逐步减小；　（３）当附加荷载位于隧道正上方时，隧道最大　沉降量约为３　ｍｍ；而当附加荷载移至距隧道轴线　为３倍洞径时，其最大沉降量已减小至约１　ｍｍ，　约为荷载位于正上方时的３Ｏ　。可见，当附加荷　载位于隧道轴线３倍洞径范围内时，会对隧道产生　第３期　铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究　１　１　Ｏ　Ｏ　５　Ｏ　５　Ｏ　５　Ｏ　５　ｕⅡⅡ＼蛙蜉　Ｉ＼逝　●　４３　Ｏ　５　Ｏ　Ｏ　Ｏ　５　Ｏ　５　显著影响。　由图７（ｂ）可以看出：　３．２隧道衬砌纵向弯矩　单、双层衬砌隧道在局部加载下纵向弯矩分布　（１）纵向沉降拟合曲线呈基本对称的“抛物线　状”分布，软土侧和硬土侧的沉降量基本相当；　（２）当附加荷载位于隧道正上方时，隧道最大　沉降量约为１．８　ｍｍ；而当附加荷载移至距隧道轴　线为２倍洞径时，其最大沉降量已减小至约１　曲线如图８所示。图中假定隧道纵向底部受拉弯矩　为负，顶部受拉弯矩为正。　ｍｍ，当附加荷载移至距隧道轴线为３倍洞径时，　对隧道纵向沉降曲线影响较小。　管片环号　一２５—２Ｏ—ｌ５一ｌ０—５　０　５　１０　１５　２Ｏ　２５　（ａ）单层衬砌隧道　管片环号　一２５—２Ｏ一１５一ｌ０—５　０　５　１０　１５　２Ｏ　２５　（ｂ）双层衬砌隧道　图７单、双层衬砌隧道局部加载下纵向沉降分布曲线　比较单、双层衬砌隧道在局部加载下的纵向沉　降曲线可知，双层衬砌隧道纵向中心最大沉降量较　单层衬砌而言明显减小，减小幅度达４Ｏ　左右，　并且纵向沉降曲线相对平滑，隧道基本处于整体下　沉状态，相邻测点的沉降差值较小，受局部加载的　影响范围也明显减小。分析原因在于隧道处于软硬　交界地层中时，由于单层衬砌自身的纵向刚度较　低，软土层受地层条件的变化作用明显；双层衬砌　受到管片内侧施￣Ｊｎ－－－次衬砌的缘故，较单层衬砌而　言，纵向弯曲刚度明显增大，受地层条件变化影响　的纵向不均匀沉降较小。　菖　堇　行　管片环号　（ａ）单层衬砌隧道　管片环号　（ｂ）双层衬砌隧道　图８单、双层衬砌隧道局部加载下纵向弯矩分布曲线　由图８（ａ）可以看出：　（１）单层衬砌隧道弯矩分布形态大体与纵向沉　降分布曲线相似，隧道纵向弯曲与变形是协调一致　的，最大正弯矩出现在隧道偏向软土侧；　（２）附加荷载的主要影响区域为荷载中心附近　３０环范围，随着与荷载中心远离的增加，正弯矩　迅速减小，并在一１５环（软土侧）和＋５环（硬土　侧）附近出现最大负弯矩；　（３）附加荷载位于单层衬砌隧道正上方时，最　大正弯矩为１１　４６２　ｋＮ・ｍ，最大负弯矩为一３　８２１　ｋＮ・ｍ，随着附加荷载与隧道轴线的距离加大，　纵向弯矩值逐步减小。　由图８（ｂ）可以看出：　（１）单、双层衬砌隧道纵向弯矩的变化规律基　本一致，但在管片衬砌内侧施加连续的混凝土内衬　后，隧道所受纵向弯矩数值成倍增大；　（２）附加荷载位于双层衬砌隧道正上方时，最　大正弯矩为２９　０２０　ｋＮ・ｍ，最大负弯矩为　中国铁道科学　第３４卷　１３　５０３　ｋＮ・ｍ。　对比单、双层衬砌隧道的弯矩分布曲线可知，　单层管片衬砌的纵向刚度被环缝接头削弱严重，弯　矩量值较小；而双层衬砌中的整体性内衬纵向刚度　较大，内衬承受了绝大部分弯矩。　４有限元模拟对比分析　盾构隧道纵向长达数公里，可视为埋设于岩土　体中的无限长梁。而工程建设活动等所引起的附加　荷载只在隧道纵向的一定范围内对其有着显著影　响。然而，由于模型试验条件的，纵向模拟长　度仅为１００　ＩＴＩ（共５０环），且模型隧道与盾构原型　隧道或多或少存在一定的差别。因此，通过建立有　限元模型，分析单、双层衬砌隧道纵向变形与内力　的分布规律，对模型试验结果进行验证、补充和　完善。　４．１计算模型　计算采用三维有限元分析软件ＡＮＳＹＳ，模型　中地层、管片环、内衬等均采用Ｓｏｌｉｄ４５单元模　拟，注浆材料按典型的双液浆考虑，并取其凝结时　的弹性模量，注浆层厚度主要受盾尾空隙的影响，　取值为０．２　ｍ。单元屈服准则为Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ准　则。边界约束为左右边界施加横向（ｚ轴）约束，　前后边界施加纵向（ｚ轴）约束，下边界施加竖向　（　轴）约束，上边界为自由表面。有限元模型横　向尺寸由试验边界尺寸按几何相似比进行换算。宽　度方向计算区域为７倍洞径，约７５．６　ＩＴＩ。厚度方　向为６７．０　ｉｎ，下卧层厚４３．２　ｍ，隧道外径１０．８　１ＴＩ，上覆层厚１３．０　ｒｎ。局部附加荷载以面荷载形　式施加，数值为１００　ｋＰａ。平面尺寸及卸载位置与　加载情况相同。有限元模型如图９所示。　图９三维有限元计算模型（单位：ｍ）　盾构的施工是一个相当复杂的过程，包括刀盘　掘削土体、盾构机推进、管片拼装及盾尾注浆等，　它们对周围地层的影响可以采用应力释放的方法模　拟［１　。模拟过程主要分为２步：第ｌ步，杀死开　挖的土体单元，并对开挖轮廓线上的地层进行应力　释放，同时在掘削面施加顶进压力；第２步，在保　持顶进压力不变的同时，完成剩余应力的释放，并　激活管片衬砌和注浆层的材料参数。二次衬砌在盾　构隧道全线贯通后，施加于管片内侧。　４．２试验结果与计算结果对比分析　模型试验和有限元计算所得盾构隧道在软硬交　替地层中单、双层衬砌纵向最大沉降值与最大弯矩　值见表３。　表３试验结果和计算结果比较　衬砌　附加荷　最大沉降／ｒａｍ　垦　窒堑　！　：　！　类型　载位置　试验值　计算值　试验值　计算值　２．９６　１１　３４０　单层　２．４０　６　９２２　衬砌　副１　２　３　Ｄ　Ｄ　Ｄ　１．３９　Ｄ　Ｄ　Ｄ　１　２　３　２　１８６　方　１．Ｏ３　方　１　０５２　１．７６　２７　３９５　双层　１．１２　１８　５１５　衬砌　０．８８　９　５５７　Ｏ．５６　６　７５３　从现场实测结果与解析结果的比较可以看出：　（１）隧道纵向最大沉降量的试验结果略小于计　算结果，但其变化规律是一致的，双层衬砌较单层　衬砌而言，降低了隧道的最大沉降量和沉降差；附　加荷载距隧道轴线越远，沉降量越小；　（２）隧道纵向弯矩的试验结果与计算值吻合较　好，盾构隧道施加内衬后，隧道纵向弯矩成倍增　加，且混凝土内衬承担了绝大部分纵向弯矩，有可　能造成内衬的开裂乃至破坏。计算所得的结构内力　分布与变化趋势同现场试验测试结果相吻合，说明　数值模拟所采用的荷载假定分布形式和计算分析模　型是可靠的，同时对试验结果进行了验证。　５结论　（１）结合广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道　部分地段采用双层衬砌的工程背景，采用轴向等效　刚度力学模型，开展了盾构隧道单、双层衬砌纵向　力学性能模型试验，实现了在弹性范围内各控制物　理参数的全相似性，并突出保证了隧道纵向刚度的　相似性。　第３期　铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究　４５　（２）采用数值模拟计算方法，对在软硬交替地　层且地表有局部加载的复杂情况下，计算单、双层　衬砌隧道的纵向沉降和弯矩。数值模拟计算结果验　证了模型试验结果的正确性。　（３）隧道处于软硬交界地层中时，单层衬砌受　左右。　一（４）隧道纵向弯曲的变化规律与沉降曲线基本　致，管片衬砌内侧施加连续的混凝土内衬后，隧　道所受纵向弯矩成倍增大，最大正弯矩出现在隧道　偏向软土侧，且混凝土内衬承担了绝大部分　弯矩。　（５）在隧道附近地表有局部附加荷载的情况　地层条件的变化作用明显，较大的沉降量与沉降差　均发生在软土侧；双层衬砌可在一定程度上抵御受　地层条件的变化作用而产生的不均匀沉降，双层衬　砌隧道纵向中心最大沉降量较单层衬砌而言明显减　下，隧道的沉降形态特征可用高斯曲线来表征，当　荷载距隧道轴线３倍洞径内时，会对隧道的纵向变　形及内力产生影响。　文　献　小，整体沉降曲线较为平滑，减小幅度达４０　参　考　［１］叶耀东，朱合华，王如路．软土地铁运营隧道病害现状及成因分析［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７，３（１）：　１５７—１６６．　（ＹＥ　Ｙａｏｄｏｎｇ，ＺＨＵ　Ｈｅｈｕａ，ＷＡＮＧ　Ｒｕｌｕ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｍｅｔｒｏ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｄａｍａｇｅ　ｉｎ　Ｓｏｆｔ　Ｇｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｃａｕｓｅｓ［Ｊ－Ｉ．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，３（１）：１５７—１６６．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［２］周宁，袁勇．越江盾构隧道纵向变形曲率与管环渗漏的关系［Ｊ］．同济大学学报：自然科学版，２００９，３７（１１）：　１４４６—１５０１．　（ＺＨＯＵ　Ｎｉｎｇ，ＹＵＡＮ　Ｙｏｎｇ．Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｒｏｓｓ－Ｒｉｖｅｒ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｓｅｇｍｅｎｔ　Ｌｅａｋａｇｅ　Ｉ－Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００９，３７（１１）：１４４６—１５０１．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［３］丁祖德，彭立敏，陈松洁．盾构隧道基底软硬过渡地段列车振动响应分析［Ｊ］．郑州大学学报：工学版，２０１０，３１　（３）：８７—９１．　（ＤＩＮＧ　Ｚｕｄｅ，ＰＥＮＧ　Ｌｉｍｉｎ，ＣＨＥＮ　Ｓｏｎｇｊｉｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｒａｉｎ　Ｖｉｂｒａｔｏｒｙ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｕｎｅｖｅｎ　ｏｆＳｔ－Ｈａｒｄ　Ｓｔｒａｔａ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ｅｃＳｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３１　（３）：８７－９１．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［４］赵伯明，苏彦．盾构隧道的纵向地震响应［Ｊ］．中国铁道科学，２００９，３０（５）：５９—６４．　（ｚＨＡ０　Ｂｏｍｉｎｇ，ＳＵ　Ｙａｒｕ　Ｔｈｅ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００９，　３０（５）：５９—６４．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［５］蒋建群，卢慈荣，沈林冲，等．盾构法隧道纵向地震响应特性Ｉ－Ｊ］．中国铁道科学，２００５，２６（６）：８４—８８．　（ＪＩＡＮＧ　Ｊｉａｎｑｕｎ，ＬＵ　Ｃｉｒｏｎｇ，ＳＨＥＮ　Ｌｉｎｃｈｏｎｇ，ｅｌ　ａｔ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　ｃｉＳｅｎｃｅ，２００５，２６（６）：８４—８８．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［６］　叶飞，朱合华，丁文其．基于弹性地基梁的盾构隧道纵向上浮分析［Ｊ］．中国铁道科学，２００８，２９（４）：６５—６９．　（ＹＥ　Ｆｅｉ，ＺＨＵ　Ｈｅｈｕａ，ＤＩＮＧ　Ｗｅｎｑｉ．Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｕｐｗａｒｄ　Ｍｏｖｅｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｅｌａｓｔｉｃ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　ｌ＇Ｊ－１．Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，２９（４）：６５—６９．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［７］余占奎，黄宏伟，徐凌，等．软土盾构隧道纵向设计综述［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００５，１（２）：３１５—３１８．　（ＹＵ　Ｚｈａｎｋｕｉ，ＨＵＡＮＧ　Ｈｏｎｇｗｅｉ，ＸＵ　Ｌｉｎｇ，ｅｌ　ａｔ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，１（２）：３１５—３１８．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［８］小泉淳，村上博智，西野健三．、ｙ～，Ｌ／　卜未，Ｌ，　轴方向特性　乇　，Ｌ，　本：日本土木学会，１９８８：７９—８８．　ｃ二，）。、　［ｃ］／／￣木学会论文集．日　［９］志波由纪夫，ＪＩ　Ｊ岛一彦，大日方尚己，等．答变位法ｃ二土为、ｙ一，　１９８６，２８（５）：４５—５０．　卜、／才、，Ｌ，　耐震设计法［Ｊ］．土木技术资料，　－１１０］林永国，廖少明，刘国彬．地铁隧道纵向变形影响因素的探讨［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０００，２０（４）：　２６４—２６７．　（ＵＮ　Ｙｏｎｇｇｕｏ，ＬＩＡＯ　Ｓｈａｏｍｉｇ，ＬＩＵ　Ｇｕｏｂｉｎｎ．Ａ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｆａｃｔｏｒｓ　Ｅｆｆｅｃｔｉｎｇ　ｏｎ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｕｂｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０００，２０（４）：２６４—２６７．ｉｎ　Ｃｈｉ—　４６　ｎｅｓｅ）　中国铁道科学　第３４卷　［１１］　洪开荣，杜闯东，王坤．广深港高速铁路狮子洋水下盾构隧道修建技术［Ｊ］．中国工程科学，２００９，１１（７）：　５３—５８．　（ＨＯＮＧ　Ｋａｉｒｏｎｇ，ＤＵ　Ｃｈｕａｎｄｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｋｕｎ．Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｓｈｉｚｉｙａｎｇ　Ｓｕｂａｑｕｅｏｕｓ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ－Ｓｈｅｎｚｈｅｎ－Ｈｏｎｇｋｏｎｇ　Ｈｉｇｈ－Ｓｐｅｅｄ　Ｒａｉｌｗａｙ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００９，１　１（７）：５３—５８．ｉｎ　Ｃｈｉ—　ｎｅｓｅ）　［１２］　夏才初，李永盛．地下工程测试理论与监测技术［Ｍ］．上海：同济大学出版社，１９９９．　Ｅ１３］　何应道．铁路隧道管片衬砌纵向结构力学特征研究［Ｄ］．成都：西南交通大学，２００９．　（ＨＥ　Ｙｉｎｇｄａｏ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｓｅｇｍｅｎｔ　Ｌｉｎｉｎｇ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ［Ｄ］．　Ｃｈｅｎｇｄｕ：Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００９．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［１４］　张文杰，徐旭，李向红，等．广义的盾构隧道纵向等效连续化模型研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００９，２８（增　２）：３９３８—３９４４．　（ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｎｊｉｅ，ＸＵ　Ｘｕ，ＬＩ　Ｘｉａｎｇｈｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　ｏｎｇｉＬｔｕｄｉｎａｌ　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｍｏｄ—　ｅｌ　ｏｆ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，２８（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　２）：３９３８—　３９４４．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［１５］　ＭＲＯＵＥＨ　Ｈ，ＳＨＡＨＲＯＵＲ　Ｉ．Ａ　Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　３Ｄ　Ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｎｓＣｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｂｏｒｉｇ　ｎＭａｃｈｉｎｅｓ［Ｊ］．　Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２３（１）：３８—４５．　Ｍｏｄｅｌ　Ｔｅｓｔ　ｏｎ　Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｓｉｎｇｌｅ　ａｎｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｌａｙｅｒｅｄ　Ｌｉｎｉｎ　ｆｏｒ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　ＨＥ　Ｃｈｕａｎ　，ＧＵＯ　Ｒｕｉ　，ＸＩＡＯ　Ｍｉｎｇｑｉｎｇ　，ＺＨＯＵ　Ｊｉｍｉｎ　，ＨＥ　Ｙｉｎｇｄａｏ。　（１．ＭＯＥ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８２，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｉｙｕａｎ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ　４３００６３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　Ｓｈｉｚｉｙａｎｇ　ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ－Ｓｈｅｎｚｈｅｎ－Ｈｏｎｇｋｏｎｇ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｄｅｄｉｃａ—　ｔｅｄ　ｌｉｎｅ　ａｓ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｌａｙｅｒｅｄ　ｌｉｎｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ａｘｉａｌ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｍｏｄｅ１．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃａｌ—　ｃｕｌａｔｉｏｎｓ。ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ｗｉｔｈ　ｓｉｎｇｌｅ　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｌａｙｅｒｅｄ　ｌｉｎｉｎｇｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｊ　ｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｒｄ　ａｎｄ　ｓｏｆｔ　ｓｔｒａｔａ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｕｐｏｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅＩ　ｉｓ　ｐａｒｔｉａｌｌｙ　ｌｏａｄｅｄ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒｅｄ　ｌｉｎ—　ｉｎｇ　ｉｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｔｒａｔａ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｓ　ｌｏｃａｔｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｊ　ｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｒｄ　ａｎｄ　ｓｏｆｔ　ｓｔｒａｔａ．Ｂｏｔｈ　ｌａｒｇｅｒ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｃｃｕｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｉｄｅ　ｏｆ　ｓｏｆｔ　ｓｔｒａｔａ．Ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙ—　ｅｒｅｄ　ｌｉｎｉｎｇ　ｃａｎ　ｒｅｓｉｓｔ　ｕｎｅｖｅｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｓｔｒａｔａ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ｅｘｔｅｎｔ．Ｂｏｔｈ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｔ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｒｅ　ｓｍａｌｌｅｒ．Ａｆｔｅｒ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｌｉｎｉｎｇ　ｉｓ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ｓｉｄｅ　ｏｆ　ｓｅｇｍｅｎｔ　ｌｉｎｉｎｇ，ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｓ　ｄｏｕｂｌｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｏｃｃｕｒｓ　ｓｌｉｇｈｔｌｙ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔ　ｓｔｒａｔａ　ｓｉｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｅｎｔｅｒ．Ｍｏｓｔ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ　ｉｓ　ｂｏｒｎｅ　ｂｙ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｌｉｎｉｎｇ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｉｓ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｗｉｔｈｉｎ　ｔｈｒｅｅ　ｔｉｍｅｓ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｆｒｏｍ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｘｉｓ，ｔｈｅ　ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ａｆｆｅｃｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ；Ｓｅｇｍｅｎｔ；Ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒｅｄ　ｌｉｎｉｎｇ；Ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒｅｄ　ｌｉｎｉｎｇ；Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ；Ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ　（责任编辑刘卫华）