考虑渗流的多层土盾构隧道开挖面稳定性分析 被引量：41

1

作者 乔金丽 张义同 高健 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1497-1502,共6页

将传统模式的均匀土层稳定性分析的楔形体模型扩展到渗流作用下多层土盾构隧道开挖面的稳定性分析中,楔形体是由梯形组成的,每一个梯形对应一层土层,利用太沙基有效松动土压力理论和上限定理,推导了渗流作用下盾构穿越多层土的隧道开挖... 将传统模式的均匀土层稳定性分析的楔形体模型扩展到渗流作用下多层土盾构隧道开挖面的稳定性分析中,楔形体是由梯形组成的,每一个梯形对应一层土层,利用太沙基有效松动土压力理论和上限定理,推导了渗流作用下盾构穿越多层土的隧道开挖面极限支护压力的计算公式。极限支护压力等于作用于开挖面有效支护压力和渗透力的总和,其中有效支护压力用极限平衡来计算,渗流力采用水头分布的数值方法计算获得的。计算结果发现,渗透力构成了总支护压力的主要部分,分析结果和工程实测数据是一致的。 展开更多

关键词 开挖面稳定 渗流 极限支护压力 上限定理 多层土

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砂土盾构隧道掘进开挖面稳定理论与颗粒流模拟研究 被引量：38

2

作者 缪林昌 王正兴 石文博 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期98-104,共7页

盾构法隧道施工过程中,土体密实度对开挖面极限支护力值与稳定性影响是一个非常重要的因素。基于Kirsch室内模型试验,采用颗粒流计算分析了隧道掘进过程中土体密实度对开挖面极限支护力、残余支护力以及开挖面前方土体孔隙比变化的影响... 盾构法隧道施工过程中,土体密实度对开挖面极限支护力值与稳定性影响是一个非常重要的因素。基于Kirsch室内模型试验,采用颗粒流计算分析了隧道掘进过程中土体密实度对开挖面极限支护力、残余支护力以及开挖面前方土体孔隙比变化的影响,从细观角度解释了砂土中盾构隧道开挖面失稳机理,分析了砂土中盾构隧道掘进时土体破坏形态与分布范围;进而提出了计算开挖面极限支护力的改进楔形体分析模型。研究成果可为盾构隧道施工中分析开挖面的稳定提供参考。 展开更多

关键词 颗粒流 砂土 隧道掘进 开挖面稳定 极限支护力 改进楔形体模型

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密实砂土地层盾构隧道开挖面失稳离心模型试验研究 被引量：35

3

作者 汤旅军 陈仁朋 +3 位作者 尹鑫晟 孔令刚 黄博 陈云敏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1830-1838,共9页

砂土地层中盾构掘进时,开挖面支护力不足极易导致开挖面失稳事故。通过3种不同隧道埋深比(C/D=0.5,1和2)的离心模型试验对密实砂土地层中盾构隧道开挖面稳定性问题进行了研究。离心试验研究发现,随着开挖面位移的增大,开挖面支护力先减... 砂土地层中盾构掘进时,开挖面支护力不足极易导致开挖面失稳事故。通过3种不同隧道埋深比(C/D=0.5,1和2)的离心模型试验对密实砂土地层中盾构隧道开挖面稳定性问题进行了研究。离心试验研究发现,随着开挖面位移的增大,开挖面支护力先减小为极限值而后逐渐增大并最终趋于残余值;开挖面前方土体总体呈现"楔形体+棱柱体"的失稳区;隧道相对浅埋时(如C/D=0.5),极限状态下失稳区已扩展到地表;隧道相对深埋时(如C/D=1和2),极限状态下失稳区尚处于地基内部;极限支护力随着隧道埋深比的增大先增加而后基本保持不变。最后,通过现有几种极限支护力理论计算模型对本文试验预测结果的比较分析,评估了上述理论方法的工程适用性。该研究成果对砂土地层中盾构开挖面稳定性控制具有指导意义。 展开更多

关键词 离心模型试验 盾构隧道 开挖面稳定 极限支护力 失稳模式

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上软下硬复合地层盾构隧洞开挖面稳定性研究 被引量：21

4

作者 闫军涛 胡潇 刘波 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第2期223-230,I0003-I0010,共16页

为研究上软下硬复合地层盾构隧洞开挖面破坏形式、确定开挖面极限支护力最小值,引入弹性模量比的概念,利用数值模拟技术研究开挖面前方上下土(岩)层弹性模量比对开挖面破坏的影响;对三维梯形楔形体模型进行改进,基于刚体极限平衡原理,... 为研究上软下硬复合地层盾构隧洞开挖面破坏形式、确定开挖面极限支护力最小值,引入弹性模量比的概念,利用数值模拟技术研究开挖面前方上下土(岩)层弹性模量比对开挖面破坏的影响;对三维梯形楔形体模型进行改进,基于刚体极限平衡原理,提出考虑孔隙水压力条件下的部分梯形楔形体模型,并将该计算模型应用于实际工程中;对比Terzaghi松动土压力理论和三维松动土压力理论对极限支护力计算结果的影响。结果表明:1)开挖面前方上下土(岩)体弹性模量比对开挖面破坏有一定影响;2)提出的部分梯形楔形体模型计算结果与数值模拟结果吻合较好;3)采用三维松动土压力理论计算盾构隧洞开挖面上覆土压力,和部分梯形楔形体模型计算上软下硬地层盾构隧洞开挖面极限支护力最小值相对可靠。 展开更多

关键词 盾构隧洞 上软下硬地层 上覆土压力 部分梯形楔形体模型 极限支护力

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盾构隧道开挖面极限支护压力研究 被引量：19

5

作者 徐前卫 唐卓华 +2 位作者 朱合华 王国富 路林海 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1234-1240,共7页

针对盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力,通过理论计算与现场实测的对比分析,提出了不同地层隧道上覆土压力的计算原则,将条分法的思想引入盾构开挖面的稳定性分析,导出了开挖面稳定的极限状态方程,据此可求得盾构隧道开挖面稳定的极限... 针对盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力,通过理论计算与现场实测的对比分析,提出了不同地层隧道上覆土压力的计算原则,将条分法的思想引入盾构开挖面的稳定性分析,导出了开挖面稳定的极限状态方程,据此可求得盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力。最后,结合具体的工程实践,将前述理论和方法应用于临界滑动面的搜索和极限支护压力的计算。上述研究成果对于指导盾构隧道的设计与施工具有重要的作用。 展开更多

关键词 盾构隧道 开挖面稳定性 上覆土压力 极限支护压力

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软硬不均地层盾构机开仓换刀状态下开挖面稳定控制技术 被引量：17

6

作者 孟宪彪 《铁道建筑技术》 2017年第12期83-87,共5页

在盾构机掘进过程中,如需在自稳性差的地层中开仓换刀,确保开挖面稳定是盾构安全施工的关键技术之一。本文针对软硬不均地层,从防止开挖面涌水、保持开挖面稳定、土仓加压试验等方面,研究确定了开仓换刀时的极限支护压力和气压值的方法... 在盾构机掘进过程中,如需在自稳性差的地层中开仓换刀,确保开挖面稳定是盾构安全施工的关键技术之一。本文针对软硬不均地层,从防止开挖面涌水、保持开挖面稳定、土仓加压试验等方面,研究确定了开仓换刀时的极限支护压力和气压值的方法,给出了合理的气压值;阐明了分级制作开挖面泥膜、维持开仓检查过程中的气压、管片背后注浆封水、切口环部位注浆封水等稳定开挖面的措施。采用土仓加压与增强开挖面稳定性相结合的技术,确保了盾构开仓换刀状态下开挖面的稳定,带压进仓作业顺利,工程效果好。 展开更多

关键词 开仓换刀 土仓加压 极限支护压力 气压值

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考虑渗流的盾构隧道开挖面稳定性分析 被引量：14

7

作者 乔金丽 张义同 许春彦 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期80-85,共6页

通过工程实例,应用VB6.0与FLAC3D软件集成可视化系统,考虑水的渗流效应和不考虑水的渗流效应两种情况,对盾构隧道开挖面的稳定性进行分析。根据稳定性理论,确定开挖面支护压力在进行微小变化时,中心点水平位移发生突变时的支护压力为极... 通过工程实例,应用VB6.0与FLAC3D软件集成可视化系统,考虑水的渗流效应和不考虑水的渗流效应两种情况,对盾构隧道开挖面的稳定性进行分析。根据稳定性理论,确定开挖面支护压力在进行微小变化时,中心点水平位移发生突变时的支护压力为极限支护压力,得到了两种情况下开挖面的极限支护压力、应力场、位移场和塑性区的变化。结果表明:开挖面失稳的极限支护压力等于作用于开挖面有效支护压力和渗透力的总和,考虑渗流的开挖面极限支护压力大于不考虑渗流的极限支护压力,渗流力构成了总支护力的主要部分;由于孔隙水压力的影响,考虑渗流效应的隧道开挖面应力小于不考虑渗流效应时的应力,其位移和塑性区却大于不考虑渗流作用的位移和塑性区;考虑渗流情况下开挖面的稳定性比不考虑渗流情况要差。同时与实测资料比较,验证了软件系统的合理和有效性,为设计和施工时开挖面支护压力的施加提供了一定的指导依据。 展开更多

关键词 渗流 开挖面稳定 极限支护压力 软件集成 盾构隧道

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深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式的上限分析 被引量：10

8

作者 冯利坡 郑永来 +1 位作者 邓树新 李文峋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期2105-2110,共6页

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质... 相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质土深埋隧道开挖面稳定性计算方法进行研究,建立了考虑水压影响的深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式模型,并推导了其极限支护压力计算公式。然后利用土层厚度加权平均法,可将上述方法应用于多层土深埋盾构隧道开挖面稳定性的评价中。最后,以上海长江盾构隧道实际工程为例,采用本文推导的极限分析上限三维对数螺旋破坏模式方法计算并分析其极限支护压力,并将计算结果与前人研究和规范方法计算的结果进行对比分析。通过该研究可改进与完善水压条件下深埋盾构隧道极限支护压力确定方法,从而为考虑水压条件下盾构隧道施工支护压力的合理确定提供理论依据。 展开更多

关键词 深埋盾构隧道 开挖面稳定性 极限上限法 极限支护压力 三维对数螺旋

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考虑土拱发挥过程的非饱和砂土盾构隧道极限支护力计算方法研究 被引量：10

9

作者 崔蓬勃 朱永全 +2 位作者 刘勇 王庆磊 潘英东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期873-881,共9页

因施工中受注浆及掘进参数影响,地层损失引起的土拱效应逐渐发挥,滑面上剪应力逐渐增大至抗剪强度,同时应考虑表观黏聚力对剪应力的贡献作用,而Terzaghi公式并不能体现这些因素。针对该问题,基于主应力偏转理论,推导了非饱和砂土不同位... 因施工中受注浆及掘进参数影响,地层损失引起的土拱效应逐渐发挥,滑面上剪应力逐渐增大至抗剪强度,同时应考虑表观黏聚力对剪应力的贡献作用,而Terzaghi公式并不能体现这些因素。针对该问题,基于主应力偏转理论,推导了非饱和砂土不同位置的侧压力系数公式,结合表观黏聚力公式和试验数据,得到与基质吸力相关的分段形式的表观黏聚力表达式,进而推导出不同土拱效应发挥程度下的松动土压力及盾构极限支护力的计算公式。算例结果表明同一埋深下,不同饱和度土层中拱顶处松动土压力随土拱效应发挥而逐渐减小且均远小于自重应力。随着含水率的增大松动土压力存在一个阈值;不同土拱效应发挥程度下,埋深越大,不同饱和度地层拱顶处松动土压力趋向不同的定值;盾构极限支护力公式计算结果亦存在同样规律,该结论将为非饱和砂土层盾构施工过程中土仓压力的合理设置提供理论指导,保证施工安全。 展开更多

关键词 土拱效应 基质吸力 表观黏聚力 抗剪强度 松动土压力 极限支护力

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穿越紧邻隧道时盾构开挖面稳定性分析 被引量：9

10

作者 代仲海 胡再强 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期145-152,共8页

当盾构近距离穿越邻近隧道时,由于存在既有隧道的刚度约束,隧道周围土体的破坏模式会受到既有隧道影响。考虑盾构近距离穿越紧邻已有隧道的特殊施工形式,构建三维弹塑性有限元计算模型,分析盾构处于不同位置时其开挖面失稳破坏形态、开... 当盾构近距离穿越邻近隧道时,由于存在既有隧道的刚度约束,隧道周围土体的破坏模式会受到既有隧道影响。考虑盾构近距离穿越紧邻已有隧道的特殊施工形式,构建三维弹塑性有限元计算模型,分析盾构处于不同位置时其开挖面失稳破坏形态、开挖面支护压力与盾构掘进位移之间的关系以及隧道上方地表沉降规律;基于极限平衡法,推导盾构近距离穿越紧邻隧道时开挖面极限支护压力变化模式,并对相关参数的敏感性进行验证讨论。研究结果表明:既有隧道的存在使得破坏区域受到抑制,沿开挖方向两滑动面不对称,靠近既有隧道的滑动面张开角比另一滑动面张开角小;随着楔形体倾斜角增大,相同内摩擦角条件下的开挖面支护压力不断增大,同时由于盾构掘进产生的土拱效应和盾构开挖面上方既有隧道的刚度约束,随着内摩擦角的不断增大,开挖面支护压力呈先增大后逐渐减小的抛物线形变化;相同参数条件下,盾构在黏性土层中掘进时,由于黏性土层中产生的土拱效应较弱,所需提供开挖面稳定的支护压力略大,开挖面支护压力较盾构在砂性土层中掘进时略大,随着埋深比的增加,维持盾构开挖面稳定的极限支护压力逐渐增大,且随着内摩擦角的增大,开挖面极限支护压力相应增大。研究成果可为类似盾构隧道工程建设提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 隧道工程 盾构隧道 有限元法 开挖面稳定性 极限支护压力 极限平衡法

原文传递

高水压条件下盾构隧道开挖面极限上限法研究 被引量：9

11

作者 郑永来 冯利坡 +1 位作者 邓树新 段晨雪 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1179-1184,共6页

基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越... 基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越江盾构隧道推进工程中估计前方支护压力的参考.最后,结合上海长江隧道和南京长江隧道实例,利用推导的解析解公式对越江隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究和工程实际进行了对比分析. 展开更多

关键词 越江隧道 开挖面稳定 极限上限分析法 极限支护压力 加权平均法

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考虑主应力轴偏转的深埋盾构隧道开挖面主动极限支护压力计算方法 被引量：9

12

作者 张孟喜 戴治恒 +2 位作者 张晓清 吴惠明 付钊 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2366-2376,共11页

盾构隧道开挖通常引起土体的非均匀沉降,呈现出越远离开挖面沉降越小的规律。非均匀沉降引起土体之间产生剪切应力,使得土体主应力轴发生偏转,土体应力状态也随之发生变化。基于前期室内砂土模型试验结果,采用理论推导和数值模拟的方法... 盾构隧道开挖通常引起土体的非均匀沉降,呈现出越远离开挖面沉降越小的规律。非均匀沉降引起土体之间产生剪切应力,使得土体主应力轴发生偏转,土体应力状态也随之发生变化。基于前期室内砂土模型试验结果,采用理论推导和数值模拟的方法,研究主应力轴偏转对深埋隧道主动极限支护压力的影响。首先采用理论推导的方法,分析开挖面局部失稳和整体失稳时,土拱效应对极限支护压力的影响;然后结合传统太沙基松动土压力公式,推导了开挖面局部失稳极限支护压力的一般性通解;进一步考虑开挖面变形过程中前方土体主应力旋转,推导深埋盾构隧道开挖面整体失稳主动极限支护压力计算公式。随着埋深越大,极限支护压力逐渐增大;当埋深比大于3时,极限支护压力趋于平缓。开挖面极限支护压力随着内摩擦角的增大而减小,相反,随着黏聚力的增大而增大。楔形体倾角和棱柱体高度均对极限支护压力有显著影响。 展开更多

关键词 隧道工程 理论解析 深埋 盾构隧道 主应力偏转 极限支护压力

原文传递

曲线盾构隧道开挖面极限支护力研究 被引量：9

13

作者 王国富 郑涛 +2 位作者 王渭明 路林海 孙捷城 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2017年第9期88-95,共8页

研究目的:曲线盾构隧道掘进施工存在巨大安全隐患,受盾构刀盘超挖、盾壳挤压内壁土体和千斤顶不对称推力等因素的影响,致使开挖面前方变形复杂,开挖面稳定性难以控制。基于筒仓理论,本文提出曲面梯度楔形棱柱体开挖面极限平衡模型,推导... 研究目的:曲线盾构隧道掘进施工存在巨大安全隐患,受盾构刀盘超挖、盾壳挤压内壁土体和千斤顶不对称推力等因素的影响,致使开挖面前方变形复杂,开挖面稳定性难以控制。基于筒仓理论,本文提出曲面梯度楔形棱柱体开挖面极限平衡模型,推导曲线盾构隧道开挖面极限支护力理论计算公式;进而以济南地铁R1线王府庄至大杨庄区间段曲线盾构隧道为工程背景,探究不同曲率半径下开挖面的变形分布特征,以期为曲线盾构隧道掘进开挖面稳定性提供科学的理论指导。研究结论:(1)曲线盾构隧道开挖面破坏呈现不对称分布,受开挖面偏心支护压力的影响,开挖面前方土体形成曲面梯度楔形棱柱体平衡模型;(2)随着曲率半径的减小,开挖面位移和极限支护压力先增大后减小,且支护压力非常规的按中心支护力进行计算,而是偏向于曲线外侧,其值大于直线盾构隧道;(3)极限支护压力随开挖面土体黏聚力、内摩擦角增大而增大,随两侧破裂角的差值增大先呈现增大趋势,当β1>32.3°后减小,最后趋于平缓;(4)本研究成果可为曲线盾构隧道施工开挖面稳定性及其支护提供理论指导和科学依据。 展开更多

关键词 曲线盾构隧道 开挖面失稳 筒仓理论 曲面梯度楔形棱柱体平衡模型 极限支护压力

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突变地质界面盾构隧道开挖面极限支护压力研究 被引量：8

14

作者 王国富 孙捷城 +2 位作者 路林海 王渭明 王丹 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期50-59,共10页

盾构隧道穿越由岩质到富水软黏土或砂土的突变地质界面时,受不均匀土压力、强弱介质力学性质差异、孔隙水压力剧变等因素影响,将产生沿弱体界面的滑移破坏。基于筒仓理论,建立突变地质界面下的梯形棱柱体极限平衡模型,推导开挖面极限支... 盾构隧道穿越由岩质到富水软黏土或砂土的突变地质界面时,受不均匀土压力、强弱介质力学性质差异、孔隙水压力剧变等因素影响,将产生沿弱体界面的滑移破坏。基于筒仓理论,建立突变地质界面下的梯形棱柱体极限平衡模型,推导开挖面极限支护压力计算公式;以济南轨道交通R1线隧道下穿腊山河段为工程背景,分析不同界面距离时开挖面的破坏模式和围岩变形分布特征,揭示开挖面极限支护压力随界面距离的变化规律。研究结果表明:不同梯形体长度比下的极限破裂角均相同,可近似为45°-φ/2;当界面距离比ε为-1≤ε≤0时,开挖面的破坏模式由楔形体转化为梯形体,其极限支护应力比随界面距离的减小而显著增大;开挖面极限支护压力随界面前后黏聚力、内摩擦角差异的增大而增大,界面倾斜时对围岩稳定性的影响比界面垂直时更加显著。 展开更多

关键词 盾构隧道 突变地质界面 开挖面稳定性 极限支护压力 梯形棱柱体极限平衡模型

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黏性土地层中盾构隧道开挖面极限支护力理论解 被引量：8

15

作者 李奥 张顶立 +2 位作者 孙振宇 曹利强 李然 《铁道建筑》 北大核心 2019年第4期71-75,共5页

基于黏性土地层条件下盾构隧道开挖面模型试验和数值模拟的失稳破坏形态,对常规楔形体模型进行修正,建立棱柱楔形体模型。通过极限平衡法得到考虑土拱效应黏性土层盾构隧道开挖面极限支护力的解析表达式。采用FLAC 3D建立数值计算模型,... 基于黏性土地层条件下盾构隧道开挖面模型试验和数值模拟的失稳破坏形态,对常规楔形体模型进行修正,建立棱柱楔形体模型。通过极限平衡法得到考虑土拱效应黏性土层盾构隧道开挖面极限支护力的解析表达式。采用FLAC 3D建立数值计算模型,通过多因素敏感性分析方法,确定开挖面破坏极限状态的支护压力比。将本文解析解与数值分析解、既有理论解以及离心机试验结果进行对比,验证了本文解析解的合理性和适用性。 展开更多

关键词 地铁 极限支护力 改进楔形体 理论分析 数值计算 黏性地层

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浅埋透水地层泥水盾构开挖面极限支护压力研究 被引量：7

16

作者 曹成勇 施成华 +1 位作者 雷明锋 彭立敏 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期3131-3139,共9页

针对浅埋透水地层的泥水平衡盾构施工的隧道,建立考虑水的渗透作用下泥水盾构开挖面极限支护压力的理论分析模型。同时,基于极限分析理论,推导相应的计算公式,并结合工程实例,通过数值模拟计算分析,验证理论分析的合理性,进而讨论隧道... 针对浅埋透水地层的泥水平衡盾构施工的隧道,建立考虑水的渗透作用下泥水盾构开挖面极限支护压力的理论分析模型。同时,基于极限分析理论,推导相应的计算公式,并结合工程实例,通过数值模拟计算分析,验证理论分析的合理性,进而讨论隧道埋深、隧道直径、土体黏聚力、内摩擦角和水深等参数对盾构开挖面极限支护压力的影响。研究结果表明:浅埋透水地层盾构隧道开挖面极限支护压力随着隧道埋深、隧道直径以及水深增大而增大;随着土体黏聚力和内摩擦角增大反而减小。 展开更多

关键词 浅埋隧道 透水地层 泥水盾构 开挖面 极限支护压力

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矩形顶管上坡掘进开挖面稳定及支护压力研究 被引量：2

17

作者 臧延伟 孙华俊 +2 位作者 严佳佳 吴奔 刘维 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第6期959-967,共9页

为研究上坡条件下矩形顶管开挖面稳定性,基于传统筒仓模型,引入隧道线路坡角对模型进行优化,同时考虑舱内压力在上坡条件下的作用效应,建立矩形顶管上坡掘进开挖面失稳模型。基于极限平衡理论推导隔板土舱压力表达式,讨论土体抗剪强度... 为研究上坡条件下矩形顶管开挖面稳定性,基于传统筒仓模型,引入隧道线路坡角对模型进行优化,同时考虑舱内压力在上坡条件下的作用效应,建立矩形顶管上坡掘进开挖面失稳模型。基于极限平衡理论推导隔板土舱压力表达式,讨论土体抗剪强度参数及线路坡角对开挖面稳定性的影响。参数分析表明,土舱压力随土体有效内摩擦角的增大而非线性减小,随线路坡度角的增大而线性增大。与既有理论模型及数值模拟的对比结果表明,提出的理论模型对隧道底部破坏滑移面的预测较好,土舱压力计算值优于既有模型和数值解。依托杭州某上坡掘进矩形顶管工程对失稳模型进行验证,对比结果表明,失稳模型具有较好的工程适应性。 展开更多

关键词 矩形隧道 坡度角 开挖面稳定 极限平衡分析 支护压力

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考虑主应力偏转和土拱效应的干砂盾构隧道掌子面极限支护力计算方法研究 被引量：1

18

作者 张宇 陶连金 +3 位作者 刘军 赵旭 郭飞 边金 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期530-540,共11页

深埋干砂盾构隧道在施工过程中存在显著的土拱效应,如何确定考虑土拱效应的隧道掌子面极限支护力至关重要。基于极限平衡法和楔形体理论,提出了一种多层抛物线承载拱模型。根据隧道不同埋深下掌子面失稳破坏的特征和土拱类别,将隧道状... 深埋干砂盾构隧道在施工过程中存在显著的土拱效应,如何确定考虑土拱效应的隧道掌子面极限支护力至关重要。基于极限平衡法和楔形体理论,提出了一种多层抛物线承载拱模型。根据隧道不同埋深下掌子面失稳破坏的特征和土拱类别,将隧道状态划分为浅埋隧道、过渡隧道和深埋隧道。考虑多层抛物线承载拱区域主应力偏转角和侧向土压力系数的连续性,并假定抛物线承载拱为满足合理拱轴线三铰拱结构,推导了过渡区和深埋区多层抛物线承载拱荷载传递的计算公式,进而通过极限平衡法计算得到掌子面极限支护力。将本模型计算结果与已有理论模型、模型试验和数值结果进行对比,验证了本模型计算得到的掌子面极限支护力和失稳破坏区的合理性。最后,通过参数分析讨论了土体内摩擦角对隧道浅埋和深埋分界线以及极限支护力的影响。该研究成果可为深埋干砂盾构隧道极限支护力的预测提供理论依据。 展开更多

关键词 盾构隧道 极限平衡 极限支护力 理论解析 土拱效应

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浅埋大断面矩形顶管掘进面稳定性及支护压力分析 被引量：4

19

作者 俞淼 刘维 +1 位作者 史培新 贾鹏蛟 《江苏大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第5期612-620,共9页

以苏州市轨道交通5号线某车站附属地下工程为背景,对矩形顶管掘进面稳定性问题进行研究.建立梯形楔形体修正模型,基于极限平衡理论,推导出有效支护压力表达式.通过最优化方法得到破坏模式及其对应的极限支护压力,并进行参数分析.结果表... 以苏州市轨道交通5号线某车站附属地下工程为背景,对矩形顶管掘进面稳定性问题进行研究.建立梯形楔形体修正模型,基于极限平衡理论,推导出有效支护压力表达式.通过最优化方法得到破坏模式及其对应的极限支护压力,并进行参数分析.结果表明:支护压力随土体强度参数增大而减小,随隧道几何参数增大而增大;与传统筒仓模型相比较,发现优化模型计算得出的极限支护压力值更大,且更有利于规避施工风险;工程实际支护压力(71.00~90.00 kPa)大于模型计算结果(51.36 kPa),说明仓内支护压力合适,由此推测,依托工程发生的地表塌陷或较大沉降是施工故障或不利地层条件引起的支护力不足造成的. 展开更多

关键词 掘进面 矩形顶管 大断面 极限平衡法 稳定性 支护压力 地表沉降

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盾构隧道开挖面对数螺旋破坏模式研究 被引量：5

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作者 冯利坡 郑永来 +1 位作者 李文峋 邓树新 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期103-107,共5页

利用水土压力统一计算理论,将盾构隧道开挖面涉及的水土压力分算参数和合算参数转变为统一参数,该方法可应用于土层为砂土和黏土的情况,特别适用于土层为黏质粉土及粉质黏土的情况.基于上述计算的统一参数和极限分析上限法,推导了考虑... 利用水土压力统一计算理论,将盾构隧道开挖面涉及的水土压力分算参数和合算参数转变为统一参数,该方法可应用于土层为砂土和黏土的情况,特别适用于土层为黏质粉土及粉质黏土的情况.基于上述计算的统一参数和极限分析上限法,推导了考虑水压影响的开挖面对数螺旋破坏模式的极限支护压力解析解公式;并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土盾构隧道开挖面稳定性评价中.结合上海长江隧道实例,利用推导的解析解公式对盾构隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究进行了对比分析.结果表明:所建立的开挖面对数螺旋破坏模式可应用于盾构隧道开挖面稳定性评价中. 展开更多

关键词 盾构 隧道 开挖面稳定 极限支护压力 对数螺旋破坏模式 水土压力统一计算理论

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