盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性理論與試驗研究.pdf

1、隨著城市化進程的加快，盾構(gòu)隧道在我國需求越來越大。開挖面支護力的合理選擇是盾構(gòu)施工中的一項關(guān)鍵技術(shù)。盾構(gòu)隧道施工中，合理的開挖面支護力控制，不僅能夠保證開挖面的穩(wěn)定，而且能夠有效減少開挖對周圍地層變位及構(gòu)筑物的影響。近年來，由于支護力過小導致開挖面失穩(wěn)施工事故在上海、廣州、深圳地鐵盾構(gòu)隧道施工中時有發(fā)生，因此研究盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性相關(guān)問題具有現(xiàn)實的意義。
　　 本文通過1g大尺寸模型試驗、數(shù)值模擬和理論分析等手段，圍繞干砂地層

2、中盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性問題開展研究，主要工作有：
　　 1)為了深入了解盾構(gòu)開挖面失穩(wěn)過程中土體應力場變化規(guī)律和破壞模式，設計完成了1g大尺寸模型試驗(3D模型，盾構(gòu)直徑1m)，研究了干砂地層中不同埋深比(C/D=0.5，1，2)下盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性問題。試驗中分析了埋深比對開挖面極限支護力及地表沉降的影響，揭示了開挖面支護力及地表沉降與開挖面位移之間的關(guān)系。通過對開挖面前方土體應力狀態(tài)變化監(jiān)測，揭示了開挖面前方土拱發(fā)展規(guī)律，通過

3、定義應力集中系數(shù)確定給出土拱邊界。最后基于土拱效應提出了開挖面兩階段破壞模式。
　　 2)采用FLAC3D有限差分軟件對試驗結(jié)果進行模擬，并與試驗結(jié)果進行對比分析。通過對開挖面失穩(wěn)過程中，應力場、位移場、主應力方向及塑性區(qū)變化規(guī)律分析，進一步對試驗開挖面破壞模式進行了研究。
　　 3)將前人對楔形體模型參數(shù)選取方法進行總結(jié)和分析，并基于試驗和數(shù)值結(jié)果對模型存在的問題及參數(shù)的選取提出了建議。通過模型試驗及數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)了開