3.4　小结

在有限元建模部分，通过ABAQUS有限元软件研究了地面大面积加载作用下加载大小、隧道埋深、地层性质等因素对受地面加载作用隧道变形性能的影响，通过参数分析可以总结得到以下变形规律：

①地面加载作用下盾构隧道的横向变形主要表现为水平收敛、拱底沉降以及水平位移。水平收敛主要由隧道管片变形以及管片绕接头转动组成；水平位移主要发生在偏压荷载作用下。

②软土隧道正上方地面的小范围局部加载也会导致浅埋隧道发生较大收敛变形，应予以重视。此外，考虑到隧道结构安全性以及防水需求，当隧道初始状态良好时，地面加载值不宜超过20kPa。

③隧道轮廓线往外3m 范围内为极度敏感区，此范围内应审慎开展工程活动；隧道主破坏面范围内为敏感区，此范围内不应开展大型工程活动。

④地面加载作用下隧道水平收敛主要受其穿越层土体性质影响，拱底沉降主要受其下卧层土体性质影响。对于软土隧道而言，下卧层较软时应重点关注隧道的沉降变形；下卧层较硬时应重点关注隧道的收敛变形。

在缩尺模型试验部分，究了地面局部加载下软、硬土层中地铁隧道的横向变形性能，通过控制加载偏心距和隧道穿越土层压缩模量的变化，对比分析了不同工况下隧道收敛变形、接头外开量和外表面附加土压力的变化情况。主要结论如下：

①随着加载偏心距的增加，隧道收敛变形先迅速下降然后趋于平缓，并且从横椭圆变形逐渐转变为斜椭圆变形。软土层隧道的收敛比砂土层隧道更大，并且增加加载偏心距后软土层隧道收敛的减小比砂土层隧道更明显。

②增加加载偏心距可以减小隧道接头变形量，正上方加载时变形主要发生在隧道左右肩部与顶部接头，且较为对称，偏压加载时变形主要发生在荷载对侧的肩部与顶部接头。软土层隧道接头的变形量比砂土层隧道更大。

③加载作用下硬土层隧道附加土压力分布相对均匀，而软土层隧道附加土压力主要集中于水平方向。随着加载偏心距增加，附加土压力逐渐减小，且最大压力所在位置向荷载对侧的斜截面转移。地面突发局部加载容易对隧道造成较大损伤，且这些损伤难以在卸载后恢复。

总之，为控制盾构隧道横向变形指标，维持隧道处于良好的服役状态，在软土隧道上方地表的加载活动应严格遵循“预防为主、少堆远堆、提前保护、实时监控”的工作原则。