考虑土体剪胀性的富水盾构隧道掌子面支护反力非线性上限解

摘要：

考虑土体剪胀性和孔隙水效应,在非线性破坏准则下研究盾构隧道掌子面的稳定性.利用极限分析上限法构建盾构隧道掌子面的对数螺旋曲线破坏机构,根据虚功率原理推导掌子面支护反力的解析解,利用序列规划算法得到了支护反力的最优解.研究结果表明,假定土体服从相关联流动法则,会明显低估支护反力,相对误差可达到29％.不考虑孔隙水效应,会显著低估支护反力,相对误差可达到56％.此外,土体剪胀系数以及孔隙水压力系数对掌子面的破坏范围也有显著影响.建议在计算盾构掘进推力时,应该考虑土体的剪胀性、破坏准则的非线性以及孔隙水效应,否则会造成结果严重偏小而导致掌子面发生坍塌破坏.

关键词：隧道掌子面、极限分析、非关联流动法则、孔隙水、支护反力

所属期刊栏目：17

分类号：TD315(矿山压力与支护)

资助基金：国家自然科学基金资助项目;湖南科技大学博士启动基金资助项目;湖南科技大学博士后科研基金资助项目;南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室开放基金资助项目

在线出版日期：2020-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1219-1227