盾構(gòu)開(kāi)挖面穩(wěn)定性理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快，盾構(gòu)隧道在我國(guó)需求越來(lái)越大。開(kāi)挖面支護(hù)力的合理選擇是盾構(gòu)施工中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。盾構(gòu)隧道施工中，合理的開(kāi)挖面支護(hù)力控制，不僅能夠保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定，而且能夠有效減少開(kāi)挖對(duì)周圍地層變位及構(gòu)筑物的影響。近年來(lái)，由于支護(hù)力過(guò)小導(dǎo)致開(kāi)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(shí)有發(fā)生，因此研究盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面穩(wěn)定性相關(guān)問(wèn)題具有現(xiàn)實(shí)的意義。
　　 本文通過(guò)1g大尺寸模型試驗(yàn)、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(kāi)挖面穩(wěn)定性問(wèn)題開(kāi)展研究，主要工作有：
　　 1)為了深入了解盾構(gòu)開(kāi)挖面失穩(wěn)過(guò)程中土體應(yīng)力場(chǎng)變化規(guī)律和破壞模式，設(shè)計(jì)完成了1g大尺寸模型試驗(yàn)(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(kāi)挖面穩(wěn)定性問(wèn)題。試驗(yàn)中分析了埋深比對(duì)開(kāi)挖面極限支護(hù)力及地表沉降的影響，揭示了開(kāi)挖面支護(hù)力及地表沉降與開(kāi)挖面位移之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)開(kāi)挖面前方土體應(yīng)力狀態(tài)變化監(jiān)測(cè)，揭示了開(kāi)挖面前方土拱發(fā)展規(guī)律，通過(guò)

3、定義應(yīng)力集中系數(shù)確定給出土拱邊界。最后基于土拱效應(yīng)提出了開(kāi)挖面兩階段破壞模式。
　　 2)采用FLAC3D有限差分軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)開(kāi)挖面失穩(wěn)過(guò)程中，應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)、主應(yīng)力方向及塑性區(qū)變化規(guī)律分析，進(jìn)一步對(duì)試驗(yàn)開(kāi)挖面破壞模式進(jìn)行了研究。
　　 3)將前人對(duì)楔形體模型參數(shù)選取方法進(jìn)行總結(jié)和分析，并基于試驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果對(duì)模型存在的問(wèn)題及參數(shù)的選取提出了建議。通過(guò)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)了開(kāi)