【摘 要】
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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
【机 构】
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上海大学力学与工程科学学院,上海200444;上海隧道工程有限公司,上海200032
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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.
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盾构隧道穿越含气地层时,浅层气的存在将会影响地铁的正常施工.为探究其影响,依托某盾构穿越含气地层的实际工程,将放气后的土体变形等效为局部均匀沉降,并考虑挤土效应、土体软化、注浆压力以及土体损失等施工因素,首次提出含气地层盾构施工引起的土体变形理论计算公式.研究表明:理论计算结果与实测数据较为吻合,能较好地反映含气地层盾构掘进引起的地表变形特征;通过与饱和土地层地表变形特征对比分析可知,由于含气地层土中残余气体引起的基质吸力,使盾构前方土体隆起变形比饱和土地层约增加30％,盾尾后方土体沉降变形比饱和土地层约
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