第２８卷第２期 ２０１１年６月 土木工程与管理学报 Ｖｏｌ＿２８ Ｎｏ．２ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｊｕｎ．２０１１ 盾构隧道管片开裂原因及数值仿真 刘 鹏 ， 张玉成２， 姚捷 ， 胡海英４ （１．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉４３００７２；２．广东省水利水电科学研究院，广东广州５１０６４０；４．珠江水利科学研究院，广东广州５１０６１０； ５１０６１１） ３．广州市水务规划勘测设计研究院，广东摘广州要：本文从地质原因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影响等方面分析了某地铁管片在使用中 的开裂原因，并利用数值方法分析了管片接头刚度变化和右线施工时对左线管片受力的影响。分析结果表明： 管片接头处的连接块和封顶块变形不相等，封顶块的变形比连接块的大，当外荷载增加时，连接块会承担更多 的荷载，如果超过其开裂荷载就会产生裂缝；后施工的右线盾构掘进过程对先施工的左线隧道管片受力也有影 响，后施工隧道所产生塌落拱拱脚作用在临近既有隧道斜上方，会引起既有线路管片环向拉应力发生改变。综 合分析地质原因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影响，找到了裂缝隔片产生在连接块上的原因。 研究成果对管片隧道工程在设计和施工中预防裂缝出现具有一定的指导意义，可为类似工程提供借鉴。 关键词：盾构；封顶快；开裂；管片接头刚度；塌落拱 中图分类号：Ｕ４５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５－０９８５（２０１１）０２－００４４－０６ 与其他交通相比，地铁交通的高效、安全、环 保等优势非常明显，地铁盾构法施工有着广泛的 应用前景。盾构法施工的隧道衬砌方式有两种： 单层装配式衬砌与多层混合式衬砌。在盾构施工 用数值方法 分析了管片接头刚度变化和右 线施工时对左线管片受力的影响。 １工程概况 某市盾构地铁在进行巡检时，发现既有线 （本文称左线）长达９５ ｍ区间的多节管片１点钟 中，主要采用单层装配式衬砌。衬砌为钢筋混凝 土管片构成盾构隧道的主体结构承受四周土体的 荷载 卜 。 地铁隧道在使用中时常发生管片开裂的问 题。影响隧道管片产生裂缝的原因很多，根据管 片的工作阶段可以分为三类 ：一类为管片生产 过程中由于温度变化、混凝土配比以及施工工艺 的影响；二是隧道施工过程中由于千斤顶推力过 位置内侧表面出现了不同程度的裂纹，且伴随地 下水渗漏。统计表明裂缝隔片出现（图１，图２）， 绝大多数沿着隧道轴线方向发展，且多为通长，最 大宽度达１．５ ｍｍ，多处深达１００ ｍｍ，并有个别贯 通裂缝。而此时距其６ ｍ外的右线刚竣工不久。 管片受损段工程地质沿隧道纵向剖面如图３所 示。 大、顶进过程中产生偏心距、隧道推进过程中产生 扭转、隧道姿态控制不良，以及管片制作精度不够 引起管片不平整等原因；三是隧道运营过程中由 于外界环境影响产生不均匀沉降或者由于管片荷 载变化引起管片内力增加而产生裂缝。上述三种 情况既有单独出现，也有几种原因共同作用，持续 存在而引发隧道管片开裂。但是上述三个原因引 ２开裂原因及数值分析 影响隧道管片产生裂缝的原因很多，本地铁 管片的裂缝是在地铁运营后发现的，无法准确确 起的管片裂缝具有不同的特点，管片制作过程中 产生的裂缝一般规律性较差，而施工和运营过程 中产生的裂缝具有较强的规律性。 本文结合某地铁管片的开裂问题，从地质原 因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影 定管片是在施工还是在使用期间开裂的。本文重 点从开裂段的地质原因、管片接头刚度、右线施工 时对左线管片受力等方面分析其开裂原因，并对 部分原因进行数值仿真分析。 ２．１管片受损段地质特点的影响 分析管片开裂区域的左线地质剖面图（图４） 响等方面分析了管片在使用中的开裂原因，并利 收稿日期：２０１１－０６－０７ 作者简介：刘鹏（１９７７一），男，湖北省孝昌人，博士生，工程师，研究方向为岩土工程（Ｅｍａｉｌ：ｌｐｐ＿ｒｏｃｋ＠１６３．ｃｏｎ１） 第２期 刘鹏等：盾构隧道管片开裂原因及数值仿真 ‘４５・ （ｂ） 图１裂缝现场照片 ＃ 裂缝位置 ：Ａ１ Ｂ ＼Ｋ／／／／ Ａ３ Ａ２ 耍 Ａ１ Ｂ＼ Ｉｌ ／／Ａ３ Ａ２ Ａｌ Ｂ ＼Ｋ／／￣ Ａ３ Ａ２ 要 Ａ１ Ｂ＼ ｉｉｒ Ａ３ Ａ２ Ａ Ｂ ＼Ｋ／／Ｃ Ａ３ Ａ２ 互 Ａ１ Ｂ ＼ ｆ｝，Ｃ Ａ３ Ａ２ 烘 图２盾构管片裂缝位置及展开示意 ｌ——开裂区间——ｌ 图３开裂区间地质断面 可以发现，与其他区域相比，受损段地质条件较 差，洞身范围为＜５Ｈ．２＞花岗岩硬塑土，风化剧 烈，遇水易软化，洞底围岩为＜６Ｈ＞花岗岩全风 化带。管片上方分布有＜５Ｈ一１＞、＜４—１＞、＜３－２ ＞、＜２－２＞等砂质粘土，地层比较软弱。各层地 质分层的土性和厚度分别为：＜１＞人工杂填土， 厚０．４～２．２ ｍ；＜２－１＞淤泥质粉质粘土，厚２．６ ～４．６ ｍ；＜３－２＞陆相冲洪积砂层，厚１．３—５．９ ｍ；＜４—１＞冲一洪积土层，厚３．４～４．０ ｒｎ；＜５Ｈ．１ ＞花岗岩残积土，厚８．６～１５．２ ｍ；＜５Ｈ一２＞花岗 岩残积土，厚７．０～１８．０ ｍ；＜６Ｈ＞花岗岩全风化 层，厚５．０～８．０ ｍ。 受损段隧道地面为某小区１—３号楼。建筑 物的基础为１５—２０ ｍ深的锤击贯人桩，地面环境 复杂。从地质图可以发现，开裂段隧道顶部１ ｍ 以上就是＜５Ｈ一１＞（花岗岩残积土）土层，花岗岩 残积土遇水容易软化，相关研究也表明扰动后强 度参数降低明显。地面建筑物、施工时候土层的 扰动可能会引起管片受力状态的变化。 ｉ——管片受损段——｛～ 啊ｒ一 －＜ 一ｌ＞ ＼ 图４受损管片相邻段地质剖面 ２．２塌落拱高度增加的影响 根据上一节可知，和其他段隧道区域的地质 条件相比，开裂段的地质条件发生了变化。隧道 洞身及洞顶主要为＜５Ｈ一１＞、＜５Ｈ－２＞砾质粘性 土，该类土层透水性较强，天然状态下具有较好的 力学性质，但遇水后极易软化，强度急剧降低，尤 其在具有临空面的浸水条件下，花岗岩残积土会 因软化崩解而坍塌。同时隧道上方靠近地面分布 有较大范围的＜４－１＞冲一洪积土层，地层的特点 决定了其对盾构掘进产生的扰动十分敏感。分析 设计资料可知，盾构机在通过该段时，地面的某小 区１～３楼发生了沉降，截止２００８年４月地面最 大沉降已经达１２９．６ ｍｍ，地面沉降可能已经引起 隧道顶岩土体的扰动，应力发生了重分布，并可能 使得拱顶塌落拱高度增加。塌落拱高度增加会使 得隧道管片竖向荷载和水平荷载增加，随着塌落 拱高度的增加，当管片内力超过其开裂荷载时，管 片就会在拉应力最大位置出现裂缝。 松弛土压力的计算方法一般采用太沙基 （Ｔｅｒｚａｇｈｉ）公式，换算土压力计算高度ｈ。的计算 ・４６・ 土木工程与管理学报 ２０１１年 公式为： 单元。建立的管片接头实体模型见图５和图６。 ｐｏｅ ＾。．ｙ－ｔ （１） 考虑管片接头刚度效应和错缝拼装的既有隧道整 体变形如图７，可见在一定围压作用下，管片在１１ 点钟方向连接块的变形比封顶块的大，进一步说 明外荷载增加时，连接块会承担更多的荷载，如果 超过其开裂荷载就会产生裂缝。 （２） ．其中： Ｂ ＝譬ｃ。ｔ（詈＋等） 式中，Ｂ 为根据太沙基公式计算的隧道拱顶松弛 宽度的一半；Ｋｏ为水平土压力与垂直土压力之 比； 为土的内摩擦角；ｐ。为上覆荷载；ｙ为土的 重度。 根据公式（１）可知，如果土体强度降低，隧道 管片顶部土压力增大，使得管片内力也增大。 ２．３管片接头刚度的影响 开裂区间管片是错缝安装，开裂发生在１６６２ —１７２４环管片上，所有裂缝均出现在偶数环上 （隔环产生）的连接块上，如图２所示。裂缝两端 对应管片的封顶块接头，封顶块接头处的刚度小 于管片的弯曲刚度，封顶块所承受的弯矩比毗邻 的管片所受的小。如果开裂区域的隧道围压出现 局部增加，由于连接块刚度比封顶块接缝处的刚 度大，所以连接块分担的荷载多些。 用ＡＮＳＹＳ软件，通过荷载一结构法＿ｌ 建立了 管片接头实体模型，模型中管片纵缝和管片环缝 均采用等效刚度的弹簧单元建立联系，对模拟螺 栓的单元施加初始应变，以模拟施工中对螺栓施 加的３００ Ｎ・ｍ预紧扭矩，地基反力也采用弹簧 图６错缝拼装模型 块 ００６０７９… 一一００５９０６…——一００５７３４…’一００５５６Ｉ 一 －００５３８９ 图７整体管片１１点钟位置的位移放大 ２．４右线施工对左线管片受力的影响 利用有限元方法 定量分析右线施工对左 线（开裂段）的管片内力影响。 ２．４．１仿真计算模型及其参数 计算分析采用ＡＮＳＹＳ大型有限元软件。模 型横向在管片边界之外另取４倍直径宽度；竖向 在管片之上取实际覆土的加权平均，用等厚地层 来近似，管片之下取１２．５ ｍ；纵向从所研究的一 环管片开始，前后各取１２节。左右两侧约束横向 位移，前后约束纵向位移，底部位移全约束。将整 个空间网格在纵向按０．７５ ｍ的间距划分，整个空 图８整体有限元模型 图９局部开挖节段示意图 第２期 刘鹏等：盾构隧道管片开裂原因及数值仿真 ・４７・ 间区域如图８所示，共３１７５０个单元，３４６８０个节 点，纵断面中取出一截放大后如图９所示。各地 层的力学参数如表１所示。各施工步的边界力通 过等效节点力来施加，直接加在节点上。 表１地层的设计参数建议值 天然凝聚内摩基床 压缩变形 岩土名称 系数Ｋ 蒙 （ｇ／ｃｍ ）（ｋＰａ） ｏ）（ＭＰ￣／ｍ）ＭＰａ（ＭＰａ） ２．４．２盾构推进的模拟步骤 本次计算分析按照以下循环进行：（Ｉ）计算 初始应力状态；（２）每向前开挖一步，推进距离 １．５ ｍ（图１０中由左向右），单元材料作如下变 化：将开挖面向前推进１．５ Ｉｌｌ，此区间内被挖除的 土单元换为软单元；（３）计算应力状态；（４）原来 位于管片位置的一环软单元变换为混凝土单元； （５）计算应力状态；（６）重复第（２）步；（７）综合 处理计算结果，得到各步影响的增量及总量。 经过计算，与目标片相对应的右线那一环及 其前４环和后８环，共１３步影响显著，对其进行 详细的逐次开挖计算，各步位置关系及编号如图 １０所示。单次开挖长度及与既有线目标片的位 置关系如图Ｉ１所示。 单位：ｍ 能显著 ％目标 ｆ挖步 ｌＩ ＿ ｌ＿ ＿ Ｉ● ＿＿ ＿ 新建右线 蕾ｌ■ 口 『 ｉ燃 开挖方 图１Ｏ主要计算范围及工况编号 ２．４．３计算结果 ２．４．３．１ 开挖导致隧道周围岩土体位移 右线的各步开挖都将引起围岩新的位移，左 线则处于这种新的位移场中，将受到影响。在图 １２中，计算表明沉降以右线隧道正上方为最大， 左线处于该位移场中，使得其右上方外围岩体有 较大位移，呈现出从右上方（Ｉ点钟位置附近）挤 压既有左线管片的特性，该影响使得１点钟方向 左 图１１单次开挖不意图 内部环向拉应力增加。同时，随着开挖的推进，右 线上方形成新的塌落拱时拱脚有可能落于左线管 片右上方，也增加了相应区域的受力。 ２．４．３．２开挖引起的地面沉降空间分布 新隧道开挖将引起一定范围内的地表沉降。 计算的沉降云图如图ｌ３所示，地表沉降等值线如 图１４所示。从图１３和图１４可知，新线开挖引起 的地表沉降横向区域为隧道边缘开始，向两侧各 １５ ＩＩＩ之内，新开挖的右线正上方沉降最大。地表 沉降沿横向的分布规律是：以新建隧道轴线为中 线，呈近似正态分布曲线的形状分布，新建隧道正 上方地表沉降值最大，向左右逐渐减小。 ＵＳＵＭ（ＡＶＧ） 图１２右线典型开挖步引起的位移场等值线图 图ｌ３右线典型开挖步引起沉降云图 ・４８・ 土木工程与管理学报 图１４右线典型开挖步引起地表沉降等值线图 ２．４．３．３既有隧道管片的位移和变形 为验证上述附加应力规律，这里将地应力释 放法 用于三维模型，也可得到每一施工步单独 产生的影响。该算法可在模型上直接显示单步影 响形态及量值。新建隧道各施工步都将引起已建 隧道目标片的位移和变形，虽然各步影响量值不 同，但有着共同的基本特性，现取其中一步，如图 １５所示，规律如下。 （１）新建隧道开挖致使已建隧道有离开新建 隧道方向的水平位移和下沉，因为虽然右侧开挖 相当于解除了对左线右侧的部分约束，但右线开 挖后形成了新的应力拱，并且拱脚又恰恰作用在 既有隧道右上部，从而没有产生向新建隧道方向 靠近的水平位移。 （２）既有管片变形特性表现为右上部受到显 著下压作用，产生新的椭圆度。这一位移特性为 其空间受力形式所致，是左右线的位置关系、围岩 特性、开挖次序等共同作用的结果。既有隧道的 这一位移变形特性，也证明了裂缝出现于１点钟 附近区域的可能性。 位移云图 ： 位移矢量图 ◎ 右位线施工：ｍ ０．１３７×１０—０１７４×１Ｏ一 ０２ｌ１×１０～ ０．２４８×ｌ０— ０．１５６×１０～０．１９３×１０一 ０．２２９×１０～０２７５×ｌ０一 图１５右线典型施工步引起左线目标片 位移云图和矢量图 ２．４．３．４既有隧道管片应力变化情况 由于此模型较好地模拟了分步开挖的施工过 程，计算表明开挖的影响相对较小，是小变形，可 以进行各步叠加进而得到已建隧道的应力总变 化。计算可知，既有隧道管片径向轴向的应力变 化很小，而环向的应力变化比较显著。整个右线 施工引起左线目标片各部位总影响如图ｌ６所示。 ２ ＋－１２点 ＼ 蚓 一１点 一３点 —一６点 ～ 毯 一 ９点 …厦一 １ｌ点 图１６右线各开挖步引起左线目标片 环向应力增量图 图１６表明，能对左线目标片产生显著影响的 为右线相应的平行片及前部三片和后部八片，各 片编号见图ｌＯ。单步开挖引起最大环向拉力产 生于１点钟位置，为第七施工步（挖后部第三 片），引起的拉应力值为０．１３ ＭＰａ；各开挖步对１１ 点钟位置影响均较小，一般为０．０３ ＭＰａ。往前及 往后的施工步所引起的影响都逐次下降，至第二 及第十三步基本趋于零。 图１７表明，对目标片内侧产生的环向应力累 积增量，拉应力在１２点处最大，为０．８５７ ＭＰａ，此 为最不利的；压应力在３点钟最大，为一０．９４１ ＭＰａ，此为有利的。但外侧影响与内侧反号，所以 三点和九点钟的外围值得进一步关注，可通过物 理探测和有限元计算进一步对照分析，综合评价 其安全性。 日１ 皇０ ０ 曲器 一０ 一０ 一１ 管片位置（１点钟靠右线） 图１７右线开挖引起左线目标片 环向应力累计总量 虽然ｌ点钟累积增量为０．７８３ ＭＰａ，不及１２ 点钟大（图ｌ６），但单步影响却是１点钟最大（图 ｌ７），此增量值对于原本已经受拉的混凝土来说 影响相对较大，极有可能导致裂缝的产生和发展， 尤其是在有初始裂缝的情况下。对１１点钟的影 响相对较小，这也与裂缝主要出现在一点钟附近 第２期 刘鹏等：盾构隧道管片开裂原因及数值仿真 ・４９・ 的实际情况较为吻合。 ３ 结 论 隧道管片在使用过程中的开裂主要原因是管 片围压发生改变，而引起该段管片围压改变的可 能原因有：管片受损段的地质特点；土体扰动引起 隧道拱顶塌落拱高度增加；管片背后注浆密实程 度；管片开裂位置的结构受力特点以及右线施工 期间对左线岩土体的扰动。原有应力及相邻线路 盾构施工引起的附加应力的综合结果见表２，可 见１点处管片内侧的综合拉应力最大，达２．７２ ＭＰａ，已超出Ｃ５０混凝土的抗拉强度标准值２．６５ ＭＰａ。再加上后期线路施工产生的如图１５的效 应，以及开裂段花岗岩全风化＜６Ｈ＞软弱下卧层 较厚（图４），这些因素作用在一起就直接导致裂 缝隔片出现于连接块上１点附近。 表２管片综合内力计算结果 计算分析发现，后施工隧道所产生的塌落拱 拱脚作用在临近的既有隧道斜上方；后线单施工 步引起既有线目标片最大内侧环向拉应力产生于 靠近后施工线路的右上ｌ点钟位置，而１１点钟位 置（即背向后施工线路一侧）所受影响较小。 当地下空间允许时，建议适当加大两条线路 的水平距离，使之相隔１．５倍隧道直径以上，以避 开对方的塌落拱拱脚。同时先施工的隧道应重点 对靠近后施工线路一侧的斜上方土体进行加固以 应对未来的附加应力及相应的变位。错缝形式可 改纵向的两片一循环为多片一循环，以减小相邻 片之间错缝角度，减轻相邻管片在顶部的刚度不 连续性，改善受力状态。 参考文献 ［１］ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｎｏ．２，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａ— ｔｉｏｎ．Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０００，１５（３）：３０３－３３１． ［２］张玉成，杨光华，姚捷，等．基坑开挖卸荷对下方 既有地铁隧道影响的数值仿真分析［Ｊ］．岩土工程 学报，２０１０，３２（ｓ１），１０９—１１５． ［３］Ｌｅｅ Ｋ Ｍ，Ｈｏｕ ｘ Ｙ，Ｇｅ Ｘ Ｗ，ｅｔ ａ１．Ａｎ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｓｏｌｕ－ ｔｉｏｎ ｏｆｒ ａ ｊｏｉｎｔｅｄ ｓｈｉｅｌｄ—ｄｒｉｖｅｎ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒ－ ｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎｄ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００１，２５（４）：３６５—３９０． ［４］ 唐孟雄，陈如桂，陈伟．广州地铁盾构隧道施工 中管片受力监测与分析［Ｊ］．土木工程学报，２００９， ２５（３）：１０３—１０７． ［５］Ｓｈａｒｍａ Ｊ Ｓ，Ｈｅｆｎｙ Ａ Ｍ，Ｚｈａｏ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｊａｃｅｎｔ ＭＲＴ ｔｕｎｎｅｌｓ ［Ｊ］．Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００１，１６（２）：９３－９８． ［６］张凤祥，朱合华，傅德明．盾构隧道［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，２００４． ［７］ 徐林生．大断面高速公路隧道复合式衬砌结构受力 监测分析［Ｊ］．重庆交通大学学报（自然科学版）， ２００９，２８（３）：５２８－５３０． ［８］杨建民，喻渝，谭忠盛，等．大断面深浅埋黄土隧 道围岩压力试验研究［Ｊ］．铁道工程学报，２００９， （２）：７６－７９． ［９］刘斯琴，余晓琳，颜全胜．基坑开挖对下方既有地 铁影响数值分析［Ｊ］．广东土木与建筑，２００９，（６）： １９－２０． ［１０］Ｔｅｏｄｏｒ Ｉ．Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ ｎａｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｎ ＳｈｉｅＭ－ Ｄｒｉｖｅｎ Ｔｕｎｎｅｌｓ［Ｃ］／／Ｔｏｗａｒｄｓ Ｎｅｗ Ｗｏｒｌｄｓ ｉｎ Ｔｕｎｎｅ－ ｉｌｎｇ．Ｒｏｔｔｅｒｄ锄：Ｂａｌｋｅｍａ Ａ Ａ，１９９２：６７－８０． ［１１］Ｑｉ ＩＣｅ—Ｊｕｎ，Ｗａｎｇ Ｘｕ—Ｄｏｎｇ，Ｊｉａｎｇ Ｇａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏ ｄｅｅｐ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ，２００５ （１Ｏ）：５４８５－５４８９． ［１２］王敏强，陈胜宏．盾构推进隧道结构三维非线性有 限元仿真［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（２）： ２２８－２３２． ［１３］张厚美，傅德明．盾构隧道管片接头荷载试验研究 ［Ｊ］．现代隧道技术，２００２，３９（６）：２８．４１． ［１４］姚捷，杨光华，张玉成，等．相邻线路盾构施工对 既有隧道的影响［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００９， ２８（ｓ２）：３９４５－３９５２． （下转第７２页） ・７２－ 土木工程与管理学报 ２０１１年 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｅｔｒｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｑｉａｎ—ｋｕｎ，ＬＩＵ Ｋｕｎ—ｙｕ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ—ｓｉｚｅｄ ｃｉｔｉｅｓ，ｉｔ ｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｌｅｖｅｌｓ ｂｙ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｓ ｄｅｍａｎｄｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｂｊｅｃｔ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｂａｓｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｂａｓｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｌｌ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｐａｒｔｉｅｓ．Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｈｅｌｐｆｕｌ ｉｎ ｇｕｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｒｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ （上接第４９页） Ｃｒａｃｋｉｎｇ Ｒｅａｓｏｎ ｏｆ Ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ Ｒｅｌｅｖａｎｔ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｌ／Ｕ Ｐｅｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ—ｃｈｅｎｇ ，ＹＡＯ Ｊｉｅ ，ＨＵ Ｈａｌ—ｙｉｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７２，Ｃｈｉｎａ ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６１０，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｐｌａｎ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０６４０，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｐｅａｒｌ Ｒｉｖｅｒ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６１１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｏｆ ａｎ ｕｒｂａｎ ｍｅｔｒｏ ｉｎ ｕｓｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｆｒｏｍ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃａｕｓｅｓ，ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｌａｎｅ ｏｎ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｓｅｇｍｅｎｔ ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｌａｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｓｅｇｍｅｎｔｓ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ ａｎｄ ｃａｐ ｂｌｏｃｋ ｉｓ ｎｏｔ ｅｑｕａｌ ａｔ ｔｈｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｌｏａｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ ｗｉｌｌ ｂｅａｒ ｈｉｇｈｅｒ ｌｏａｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｏｃｃｕｒｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｒｅａｃｈｅｓ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｅａｌ ｖａｌｕｅ．Ｂｅｓｉｄｅｓ．ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｌａｎｅ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａ— ｔｅｄ ｌｅｆｔ ｌａｎｅ．Ｔｈｅ ｆｏｏｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｕｍｐｉｎｇ ａｒｃｈ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｅｄ ａｆｔｅｒｗａｒｄ ａｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ—ｒｉｇｈｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｔｕｎｎｅ１．ｍａｋｉｎｇ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｅｔｒｏ ｃｈａｎｇｅ．Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃａｕｓｅｓ，ｊｏｉｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｌａｎｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｅｆｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｅｔｒｏ ｉｓ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ ｊｏｉｎｔ ｂｌｏｃｋｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｏｎ ｃｒａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｕｎｎｅｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｅｖｅｎ ｖａｌｕａｂｌｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ；ｃａｐ ｂｌｏｃｋ；ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｓｌｕｍｐｉｎｇ ａｒｃｈ
