新建盾构隧道垂直下穿对既有隧道的影响

第３　４卷，第２期　２　０　１　３年３月　文章编号：１０Ｏｌ－４６３２【２０１３）０２—００６６－０５　中　国　铁　道　科　学　ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｖ０Ｌ　３４　Ｎｏ．２　Ｍａｒｃｈ，２０１３　新建盾构隧道垂直下穿对既有隧道的影响　张海彦　，何平　，秦东平　，李璐　（１．北京交通大学土木建筑工程学院，北京　１０００４４；　２．北京市轨道交通建设管理有限公司，北京摘１０００３７）　要：以某新建盾构隧道拟近距离垂直下穿苏州地铁１号线区间隧道为研究对象，采用有限元分析软件　ＡＮＳＹＳ对盾构隧道施工过程进行三维弹塑性数值模拟，分析不同间距时新建隧道垂直下穿对既有地铁隧道的影　响。结果表明：应力、弯矩、轴力和土层位移均随着开挖步的增加而增加；新建隧道开挖对既有隧道的影响在３　倍新建隧道直径范围之内；在条件允许的情况下，新建隧道垂直下穿既有隧道的间距应大于０．８倍新建隧道直　径，否则，应采用改变施工参数、加固既有隧道周围土体等施工措施，降低既有隧道截面的应力、弯矩、轴力　和土层位移的增加值，确保既有隧道结构的安全和新建隧道的顺利掘进。　关键词：盾构隧道；隧道间距；衬砌；应力；弯矩；轴力；土层位移　中图分类号：Ｕ４５５．４３　文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—４６３２．２０１３．０２．１２　近年来，随着城市轨道交通的不断发展，新建　隧道下穿既有运营隧道的情况不断增多。既有运营　为既有隧道，区间右线ＤＫ１＋６３１．０００处地层剖面　状况及既有隧道与新建隧道的位置关系如图１所　示。既有隧道为正在运营的隧道，顶端上覆土层厚　度为１１　Ｉｎ。新建隧道和既有隧道的尺寸均为：直　径６．２　ｍ、内径５．５　ｒｎ、管片厚度０．３５　ｒｎ、每环管　片宽度１．２　ＩＴＩ、注浆层厚度０．１１　ｍ。区间地下水　位较深，位于⑥黏土层层底，故不考虑地下水对隧　道施工的影响。　隧道施工时已经对周围土体产生了扰动，新建隧道　下穿施工将对土体产生二次扰动，加剧土体的变形　和沉降，若防护措施不利，将导致既有运营隧道出　现衬砌破坏或者变形过大，影响既有地铁运营的安　全。因此，研究新建隧道下穿施工对既有运营隧道　造成的影响，采取合适的防护措施保障既有运营隧　道的安全，成为新建隧道施工必须解决的问题。　国内外关于盾构隧道施工引起周围环境影响的　研究已有３Ｏ多年的历史，并取得显著成果［１　］，而　对于新建隧道邻近施工对既有隧道的影响则是近年　来研究的主要课题［３－８］。但是，关于新建隧道下穿　既有隧道的研究大多是从位移沉降角度［９］进行分　析，对隧道衬砌内力研究涉及较少。因此，本文以　某新建地铁隧道拟垂直下穿苏州地铁１号线区间隧　道为例，采用有限元数值模拟方法，分析新建隧道　拱顶距既有隧道拱底不同间距时既有隧道衬砌内力　及土层位移的变化规律。　１工程背景　苏州地铁１号线金枫路站一汾湖路站区间隧道　收稿Ｅｌ期：２０１２—０３—３０；修订日期：２０１２－１２—１７　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０７７８０１２）　作者简介：张海彦（１９８２一），男，陕西榆林人，博士研究生。　图１区间地质剖面及既有隧道新建隧道位置关系图（单　位：ｍ）　第２期　新建盾构隧道垂直下穿对既有隧道的影响　６７　２有限元数值模拟　２．１模型的建立　采用ＡＮＳＹＳ有限元软件对该工程建立有限元　模型。为消除边界效应的影响，模型沿既有隧道轴　向（即Ｘ向）取４５　ｍ、竖向（即Ｙ向）取３６　ｍ、　沿新建隧道轴向（即ｚ向）取４８　ｍ。所有边界条　件均为位移边界条件，其中模型四周及底面采用垂　直约束，上表面为自由边界。土层、隧道采用　ＳＯＬＩＤ４５六面体８节点单元进行模拟，建立的有　限元模型如图２所示。　图２有限元模型　２．２数值模拟参数的确定　根据图１所示的地质剖面，结合地质勘探报　告，将土层概化为４层，各层基本物理力学参数见　表１。鉴于盾构施工的特点，将盾尾空隙的大小、　注浆填充程度、衬砌外侧土体受扰动的范围等一些　与施工关系密切但又不易量化的变量，概化为均　质、等厚、弹塑性的替代层，使之与考虑盾尾空　隙、注浆填充程度、土体自然填充、衬砌外侧土体　受扰动程度等多种施工因素造成的地面沉降程度等　效［１。。。并根据修正惯用法理论对隧道衬砌刚度进　行折减，取刚度折减系数　一０．８，隧道衬砌结构　混凝土等级为Ｃ５０，基本物理力学参数见表２。隧　道施工注浆压力为１５０　ｋＰａ，掌子面顶推力为３００　ｋＰａ，地面为市政交通道路，选择汽超－２０荷载为　２０　ｋＰａ。隧道衬砌按各向同性弹性材料考虑，土体　表１地基土层基本物理力学参数　和等代层本构采用Ｄｒｕｃｋ－Ｐｒａｇｅｒ准则。　表２隧道衬砌结构基本物理力学参数　２．３计算工况及开挖过程模拟　两隧道间距取新建隧道拱顶与既有隧道拱底间　的距离。两隧道轴线间距取两隧道垂直交叉处两轴　心线间的距离。计算工况取５种，分别对应两隧道　间距取新建隧道直径（Ｒ一６．２　ｍ）的０．３，０．５，　０．８，１．０和１．２倍，详见表３。新建隧道模型两端　边界各选取１８和６　ｍ为一开挖步，中间垂直交叉　部分以１．２　ｍ为一开挖进步，共有１６开挖步。新　建隧道各开挖步与既有隧道中心线的水平距离见表　４。用生／死单元模拟新建隧道衬砌激活与核心土杀　死的过程。考虑到既有隧道施工完成时间比较早，　受扰动的土体在新建隧道开挖前已经完成了主固结　沉降，故将既有隧道的沉降视为零。　表３两隧道轴线竖向距离　表４新建隧道开挖步距既有隧道中，　线的水平距离　开挖步　开挖步　Ｏ　一２４　９　１．２　１　—１８　１Ｏ　２．４　２　—１２　１１　３．６　３　—６　１２　４．８　４　—４．８　１３　６　５　—３．６　１４　１２　６　—２．４　１５　１８　７　—１．２　１６　２４　８　０　２．４有限元数值模拟结果　由于在两隧道垂直交叉处的既有隧道截面上的　地表沉降和应力达到最大，故选取　方向为应力　方向，选取两隧道垂直交叉处的既有隧道截面为研　究截面，这样可以消除边界效应的影响。　由有限元模型计算结果可知，环形截面最大压　应力发生在衬砌拱顶处，环形截面最大拉应力发生　６８　中国铁道科学　第３４卷　在衬砌拱底处；最大正弯矩发生在衬砌两侧拱腰　处，最大负弯矩发生在衬砌拱底和拱顶处；衬砌最　大轴力发生在隧道拱顶和拱底处。　不同工况时既有隧道截面最大应力、弯矩、轴　力和土层位移与新建隧道开挖步的关系如图３一图　６所示。其中：弯矩以衬砌外表面受压为正，受拉　为负；轴力以衬砌环面受拉为负，受压为正；既有　隧道正上方地表土层和既有隧道拱底土层作为土层　沉降的研究对象。　４．５　４．０　２．０　１．５　１．Ｏ　０　２　４　６　８　１０　ｌ２　ｌ４　ｌ６　开挖步　（ａ）拉应力　５．Ｏ　４．５　４．Ｏ　３．５　３．０　２．５　２．０　１．５　开挖步　（ｂ）压应力　图３不同工况时既有隧道截面最大应力与新建隧道开挖　步的关系　开挖步　０　２　４　６　８　１０　１２　１４　ｌ６　一２０　目一４０　蓦－Ｚ　６ｏ　静一８Ｏ　１００　Ｃｏ）负弯矩　图４不同工况时既有隧道截面最大弯矩与新建隧道开挖　步的关系　由图３一图６可以得出如下认识。　（１）在开挖步。一１及开挖步１５—１６时，开挖　１　０００　８０ｏ　堇６００　亲４００　２００　２　４　６　８　ｌ　开挖步　（ａ）拱顶处轴力　２ｏｏ　开挖步　０　一２００　＂幕￣４００　一６００—８０ｏ　（ｂ）拱底处轴力　图５不同工况时既有隧道截面拱顶及拱底处轴力与新建　隧道开挖步的关系　升挖步　２　４　６　８　１Ｏ　ｌ２　ｌ４　ｌ６　；　（ａ）地表　层沉降　ｆ　挖步　２　４　６　８　ｌ０　ｌ２　ｌ４　ｌ６　Ｏ　一５　－ｌ—１０　￣－－１５　２０　—２５　（ｂ）既钶隧道拱底土层沉降　图６不同工况时地表土层沉降及既有隧道拱底土层沉降　与新建隧道开挖步的关系　面距既有隧道中心线的水平距离较远，应力、弯矩　和轴力增加幅度均很小。因此，结合表４可知，新　建隧道开挖对既有隧道的影响范围是距既有隧道中　心线水平距离±１８．０　ｍ，也即３倍新建隧道直径　范围之内。　（２）应力、弯矩、轴力和土层位移均随着开挖　步的增加而增加；工况１和２中的应力、弯矩、轴　力和土层位移增幅均较大，主要原因是两隧道的间　距较小；１—３和１３—１５开挖步时应力、弯矩、轴　力和土层位移增幅均较大，４—１２开挖步时应力、　弯矩、轴力和土层位移增幅均较平稳，主要原因是　开挖步长的长短（６和１．２　ｍ）；Ｏ一１和１５—１６开　第２期　新建盾构隧道垂直下穿对既有隧道的影响　一６９　挖步时应力、弯矩、轴力和土层位移增幅均较小，　主要原因是虽然开挖步较长（６　ｍ），但开挖面距　既有隧道中心线的水平距离较远。　。　（３）与新建隧道未开挖之前的应力相比，５种　１６．２，一１５．５和一１５．１　ｍｍ。　（８）由工况１至工况５的应力、弯矩、轴力及　位移增幅值比较可知，两隧道间距小于０．８倍新建　隧道直径时，其内力和位移的增幅较大，对既有隧　道的影响较大；两隧道间距大于０．８倍新建隧道直　径时，其内力及位移对既有隧道的影响相对较小。　因此，在施工条件允许的情况下，控制两隧道间距　大于０．８倍新建隧道直径，从而确保既有隧道的安　全及新建隧道的顺利掘进。　工况的最大压应力增加值分别为２．７７，１．８１，　１．２８，１．２０和１．ｏ０　ＭＰａ，最大拉应力增加值分别　为２．９３，１．８９，１．３７，１．３５和１．２９　ＭＰａ。　（４）与新建隧道未开挖之前的最大正弯矩　３７．５０　ｋＮ・ｍ、最大负弯矩一２９．２Ｏ　ｋＮ・ｍ相比，　５种工况的最大正弯矩增加值分别为６９．８１，　４５．３ｌ，３２．４５，２９．６３和２　８．Ｏ４　ｋＮ・ｍ，最大负弯　矩增加值分别为一６４．１５，一３９．６５，一２６．７８，　－３结论　２３．９７和－－２２．３７　ｋＮ・ｍ。　（５）拱底处轴力由开始受压逐渐转为受拉，主　要原因是随着新建隧道的开挖，既有隧道拱底处土　（１）新建隧道开挖对既有隧道的影响范围是距　既有隧道中心线水平距离±１８．０　ｍ，也即３倍新　建隧道直径范围之内。　（２）工况１、工况２的应力、弯矩、轴力和土　层产生的沉降越来越大，使得衬砌在失去土层支撑　的作用下有下沉的趋势，同时衬砌环间螺栓对它有　反向约束的作用，使得拱底处轴力开始受拉。　（６）与新建隧道未开挖之前既有隧道　向最　大正轴力９２．４　ｋＮ相比，５种工况的拱顶处最终轴　力增加值分别为８１５．１，６１３．５，５１８．０，４８０．８和　４６６．１　ｋＮ・ｍ，拱底处最终轴力增加值为一９４６．４，　－层位移均较大，对既有隧道造成的损害就较大，因　此，在条件允许的情况下，新建隧道垂直穿越既有　隧道的间距应大于０．８倍新建隧道直径。　（３）既有隧道的沉降值决定着其内力的变化程　度，而弯矩和轴力是衬砌设计的主要力学参数，因　此，在新建隧道近距离穿越既有隧道时，应采用改　７２９．１，－－６２８．７，－－６２３．６和－－６１１．１　ｋＮ・ｍ。　（７）５种工况地表土层最终沉降值分别为　一变施工参数、加固既有隧道周围土体等施工措施，　降低既有隧道截面的应力、弯矩、轴力和土层位移　的增加值，确保既有隧道结构的安全和新建隧道的　顺利掘进。　文　献　１５．０，一１０．２，一７．２，一６．５和一６．１　ｍｍ，隧　道拱底土层最终沉降值分别为一２４．０，一１９．２，　参　考　［１］魏新江，魏纲，丁智．城市隧道工程施工技术ＥＭ］．北京；化学工业出版社，２０１１．　［２］秦东平，何平，赵永正，等．地铁施工前邻近砌体建筑物的结构安全分析［Ｊ］．中国铁道科学，２０１２，３３（４）：　４５－５０．　（ＱＩＮ　Ｄｏｎｇｐｉｎｇ，ＨＥ　Ｐｉｎｇ，ＺＨＡＯ　Ｙｏｎｇｚｈｅｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｓａｆｅｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｄｊａｃｅｎｔ　Ｍａｓｏｎｒｙ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｂｅｆｏｒｅ　Ｓｕｂｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１２，３３（４）：４５—５ｏ．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［３］ＳＯＬＩＭＡＮ　Ｅ，ＤＵＤＤＥＣＫ　Ｈ，ＡＨＲＥＮＳ　Ｈ．Ｔｗｏ　ａｎｄ　Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｃｌｏｓｅｌｙ　Ｓｐａｃｅｄ　Ｄｏｕｂｌ￣Ｔｕｂｅ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　Ｉ－Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９３，８（１）：１３—１８．　［４］ＨＥＦＮＹ　Ａ　Ｍ，ＣＨＵＡ　Ｈ　Ｃ，ＺＨＡＯ　Ｊ．Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｎｅｗ　Ｂｏｒｅｄ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ＥＪ３．Ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４（１９）：４７１—４７６．　［５］ＫＩＭ　Ｓ　Ｈ．Ｍｏｄｅｌ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｌｏｓｅｌｙ　Ｓｐａｃｅ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ｉｎ　Ｃｌａｙ［Ｊ］．Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，１９９８，４８（３）：３７５～３８８．　［６］ＡＤＤＥＮＢＲＯＯＫＥ　Ｔ　Ｉ，ＰＯＴＴＳ　Ｄ　Ｍ．Ｔｗｏ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ：Ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｆｆｅｃｔｓ［Ｊ３．Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ—　ａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００１，１（２）：２４９—２７１．　［７］陈先国，高波．地铁近距离平行隧道有限元数值模拟口］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（９）：１３３０～１３３４．　（ＣＨＥＮ　Ｘｉａｎｇｕｏ，ＧＡＯ　ｏ．２Ｄ　Ｆｅｍ　ＢＮｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｃｌｏｓｅｌｙ－Ｓｐａｃｅｄ　Ｐａｒａｌｌｅｌ　Ｔｕｎｎｅｌｓ　ｉｎ　Ｍｅｔｒｏ［Ｊ］．Ｃｈｉ—　ｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２１（９）：１３３０—１３３４．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　［８］吴波，刘维宁，高波．地铁分岔隧道施工性态的三维数值模拟与分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００４，２３（１８）：　７０　３０８ｌ一３０８６．　中国铁道科学　第３４卷　（ＷＵ　Ｉ３ｏ，ＵＵ　Ｗｅｉｎｉｎｇ，ＧＡＯ　Ｉ３ｏ．３Ｄ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　Ｆｏｒｋｅｄ　Ｍｅｔｒｏ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｉ－Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｏｃｋ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，２３（１８）：３０８１—３１８６．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　　［９］　张海波，殷宗泽，朱俊高．近距离叠交隧道盾构施工对老隧道影响的数值模拟［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（２）：２８２－２８６．　（ＺＨＡＮＧ　Ｈａｉｂｏ，ＹＩＮ　Ｚｏｎｇｚｅ，ＺＨＵ　Ｊｕｎｇａｏ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｎｅｗ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｏｎ，Ｓｈｏｒｔ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｏ—　ｖｅｒｌａｐｐｅｄ　Ｏｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　ｄｕｒｉｎｇ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌｉｇ［Ｊ３．Ｒｏｃｎｋ　ａｎｄ　Ｓｏｉｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００５，２６（２）：２８２—２８６．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　－Ｊ－［．岩土力学，２００１，２２（３）：３１１—３１４．　［１０］　张冬梅，黄宏伟，王箭明．盾构推进引起地面沉降的黏弹性分析Ｉ（ＺＨＡＮＧ　Ｄｏｎｇｍｅｉ，ＨＵＡＮＧ　Ｈｏｎｇｗｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎｍｉｇ．Ｔｈｅｎ　Ｖｉｓｅｏ－Ｅｌａｓｔｉｃ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｉｌ　Ａｂｏｖｅ　ｔｈｅ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ［Ｊ］．Ｒｏｃｋ　ａｎｄ　ｏｉＳｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００１，２２（３）：３１１—３１４．ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）　ｃａｌｌｙ　ｂｙ　Ｎｅｗ　Ｓｈｉｅｌｄ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｅｘｉｓｔｉｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｃｒｏｓｓ　ＶｅｒｔｉＺＨＡＮＧ　Ｈａｉｙａｎ　，ＨＥ　Ｐｉｎｇ　，　ＱＩＮ　Ｄｏｎｇｐｉｎｇ　～，ＬＩ　Ｌｕ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｇ，Ｂｎｅｉｉｉｇ　ｎＪｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎｎａ；　２．Ｂｅｉｊｉｇ　ＭＴＲ　ｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｇ　１０００３７，Ｃｈｉｎｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｔａｋｅｓ　ａ　ｎｅｗ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｂｊｅｃｔ，ｗｈｉｃｈ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｔｕｎ—　ｎｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｂｗａｙ　Ｌｉｎｅ　１　ａｔ　ｓｈｏｒｔ　ｒａｎｇｅ　ｉｎ　Ｓｕｚｈｏｕ．ＡＮＳＹＳ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ａ　３Ｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｅ—ｒ　ｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓｕｂｗａｙ　ｔｕｎ—　ｎｅｌ　ｃｒｏｓｓｅｄ　ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｔｕｎｎｅｌ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ，ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ，ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ａｌｌ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｗｉｔｈ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｓｔｅｐ．Ｔｈｅ　ｉｎ—　ｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｔｕｎｎｅｌ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｉｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｔｉｍｅｓ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ－　ｂｕｉｌｔ　ｔｕｎｎｅ１．Ｉｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ａｌｌｏｗａｂｌｅ，ｔｈｅ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｎｅｗ－ｂｕｉｈ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｅｘ－　ｉｓｔｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｔｈａｎ　０．８　ｔｉｍｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｅｗ－ｂｕｉｈ　ｔｕｎｎｅｌ　ｄｉａｍｅｔｅｒ．Ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ，ｓｕｃｈ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｔａｋｅｎ　ａｓ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｍａｓｓ　ａｒｏｕｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ａｄｄｅｄ　Ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｓｔｒｅｓｓ，ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ，ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｓｏｉｌｌａｙｅｒ　ｄｉｓｐｌａｃｅ—　ｍｅｎｔ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｔｕｎｎｅ１．　Ｓｔｒｅｓｓ；Ｂｅｎｄｉｎｇ　ｍｏｍｅｎｔ；Ａｘｉａｌ　ｆｏｒｃｅ；Ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ　ｄｉｓ一　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｎｎｅｌ；Ｔｕｎｎｅｌ　ｓｐａｃｉｎｇ；Ｌｉｎｉｎｇ；　ｐｌａｃｅｍｅｎｔ　（责任编辑刘卫华）