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《隧道盾构法施工开挖面稳定性研究方法评析_1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果隧道盾构法施工开挖面稳定性研究方法评析裴洪军 孙树林 吴绍明 裴红岩 苑明文摘 要:随着隧道技术的发展,盾构隧道成为城市地下工程施工的主要施工方法,而盾构在推进过程中开挖面稳定性的研究未能引起关注,本文就开挖面稳定性的研究方法作出评析与比较,从而更好地指导开挖面稳定性的研究工作。关键词:隧道盾构;推进;开挖面稳定1引言盾构隧道技术是城市地下工程施工对周围地层扰动最小的施工方法,已成为我国城市地铁隧道施工中一
2、种重要的施工方法。同其他施工方法一样,由于地质条件和施工工艺的限制,很难避免盾构推进对周围环境的扰动,甚至导致过大的地面沉降。而这种环境的破坏主要取决于盾构开挖面的稳定性,所以开挖面的稳定是盾构施工的一个重要问题。虽然围绕这一问题已做了不少的研究工作,但由于地质条件的复杂多变及施工参数的变化,使得研究成果具有一定的局限性,为此本文综合地评析了盾构法施工开挖面稳定的研究方法,以期更好地指导对开挖面稳定性的研究工作。隧道盾构法开挖面稳定的研究方法课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要
3、有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果开挖面稳定系数法许多学者已经描绘了隧道开挖面的破坏机制,通过理论分析或是经验以稳定系数Ｎ的形式提出了保持开挖面稳定所需支持力的计算公式,Ｂｒｏｍｓ和Ｂｅｎｎｅｒｍａｒｋ[1](1967)提出了粘性土稳定的确定方法。Ｎ=(σｓ+γＨ-σｔ)/Ｓｕ(1)γ:土体单元的重力;Ｄ:盾构直径;Ｓｕ:盾构轴心处土体的不排水剪切强度;σｓ地面荷载;Ｈ:地表到盾构轴心处距离;σｔ:盾构面支持应力;当稳定系数Ｎ
4、.试验研究方法程展林等人[5]通过模型试验,对泥浆盾构施工中泥浆维持开挖面稳定的力学机理,开挖面前缘土体的应力变化规律,泥浆压力作用机理及泥皮形态进行了研究,认为在中粗砂地基中,泥水式盾构挖掘隧道,通过泥浆压力的作用,是可以保持开挖面稳定的,提出了中粗砂地基中临界泥浆压力公式:Ｐｎｆ=(～)ｔｇ2(45°-φ′/2)(σν-ｕ)+ｕ(4)φ′:地基土有效内摩擦角;ｕ:孔隙水压力;σν:课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用
5、价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果为上覆土体竖向应力;(～):反映砂土地基的拱效应。这种方法考虑到了拱效应和孔隙水压对稳定的影响,与国外最简单的泥浆压力按地下水所产生的静水压力再加上20ｋＰａ来确定临界压力的方法相比考虑更为全面且符合实际情况。离心试验作为研究隧道开挖面稳定性的方法在国外较为常见。ＰｉｅｒｒｅＣｈａｍｂｏｎ[6]根据离心实验研究无粘性土盾构开挖面的稳定性,指出最重要的影响参数是盾构直径,最小的支持力随着隧道直径线性增大,如图(2),并给出了开挖面的破坏形态是泡状的,指
6、出应变主要集中在泡的边界面上,如图(3)。但离心机中的小规模试验并不能很真实地反映实际条件,只能模拟最坏的设置条件。.有限元法许多评判开挖面稳定性的方法是基于极限方法、静态方法计算的,这是趋于粗糙的估算。有限元在土工数值计算中广泛应用,能够更加准确的模拟真实的施工条件。目前国内外有许多学者用有限元研究隧道开挖面的稳定性。王敏强[7]等人采用三维非线性有限元模拟盾构推进的过程,提出了计算模型,可以应用到研究开挖面稳定的研究中。Ｂｕｈａｎｅｔａｌ[10]描绘了ＥＰＢ开挖面的三维有限元计算模型,在计算模型中包括了渗透力作用在开挖面上,针对直径为
7、8ｍ盾构机的开挖面稳定性进行了研究,发现开挖面的稳定安全系数只与水平和垂直方向的渗透系数的比值有关,密度对其影响课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果很小。而ＰｉｅｒｒｅＣｈａｍｂｏｎ[8]指出三维模型能够获得满意的效果,二维方法由于没有考虑弧效应过高地估计了破坏压力,基于理论和实践盾构开挖面的破坏范围大致相似,而不同的就在于垂直方向
8、上的范围。针对三维能够取得很好的模拟盾构推进时土体的受力情况,笔者认为应用有限元法时三维有限元应优先选择。结语和展望本文较为系统地对国内外隧道盾构法开挖面的研究成果进行分类,并给予了详尽的评价
