土压平衡盾构施工引起的挤土效应研究

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1、第24卷第19期岩石力学与工程学报Vol.24No.192005年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2005土压平衡盾构施工引起的挤土效应研究魏纲，黄志义，徐日庆，齐静静(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310027)摘要：土压平衡盾构施工通常会对周围土体产生挤压作用，导致地面隆起和深层土体向远离隧道方向移动。考虑土体的初始应力场，假定土体是均匀线弹性材料，通过向掘进机周围土体施加向外侧的椭圆形径向位移来模拟盾构挤土过程，在假定小应变情况下，推导了半无限空间中土体位移场

2、的近似解析解。考虑空间效应，给出了修正计算公式，并作了一个算例分析。分析结果表明：过大的支护压力、掘进机偏斜、掘进机与土体的摩阻力以及注浆压力都会引起挤土效应，产生的地面隆起最高点位于轴线两侧，挤土过程会减小施工结束时的沉降值和沉降槽宽度，且所得理论计算结果与实测数据较吻合。关键词：隧道工程；土压平衡盾构；挤土；土体移动；地面隆起中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)19–3522–07STUDYONSOIL-COMPACTINGEFFECTSINDUCEDBYEARTHPRESSUREBALANCE

3、SHIELDCONSTRUCTIONWEIGang，HUANGZhi-yi，XURi-qing，QIJing-jing(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Earthpressurebalance(EPB)shieldconstructionoftenhassoil-compactingeffectsonitssurroundingsoil.Itresultsinthesurfaceuphea

4、valandmovingawayofdeepsoilfromthetunnels.Thesoilisassumedtobeakindofuniformlinear-elasticmaterialandtheinitialstressfieldofthesoilisconsidered.Throughthesimulationofsoil-compactingprocessbyapplyinganoutwardellipticradialdisplacementtothesurroundingsoilofshield，theapprox

5、imatelyanalyticalsolutionsofsoildisplacementfieldsinhalfspaceareobtainedinsmallstrains.Consideringthespatialeffects，themodifiedcalculationformulaispresented.Also，theanalysisofcomputationforacasebyproposedformulaismade.Itshowsthatexcessivesupportpressure，deflexionofshiel

6、d，thefrictionbetweenshieldandsoil，andthegroutpressurewillinducethecompactingeffects.Themaximumsurfaceupheavalisatbothsidesofaxes.Inaddition，theheavingprocesswillreducethetotalmagnitudeandwidthofthegroundsurfacesettlementtroughsaftertheconstructionbeingcompleted.Thecalcu

7、latedresultshereareinaccordancewiththemeasuredones.Keywords：tunnelingengineering；earthpressurebalanceshield；soil-compacting；groundmovements；surfaceupheaval[1]的施工建设中。对于土压平衡式盾构，理论分析、1引言现场实测及有限元模拟研究表明，过大的开挖面支护压力、掘进机偏斜、掘进机与土体之间的摩阻力土压平衡式盾构是通过控制出土量或出土速率以及过大的注浆压力都会对土体产生挤压作用，导[

8、1～13]及盾构推力以达到维持开挖面稳定和向前推进的目致地面隆起和深层土体向远离隧道方向移动。的，目前已被广泛应用于我国和世界各国城市地铁在实际施工中，地面通常会先隆起、后沉降，使邻收稿日期：2004–06–01；修回日