砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

摘要：

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D(隧道直径)～1.3D与0.9D～2.3D.

关键词：三维离散元、掌子面稳定性、盾构隧道、砂土地层、动态柔性应力边界

所属期刊栏目：53

分类号：TU443(土力学、地基基础工程)

资助基金：中国工程院重点咨询项目2015-XZ-28-02;国家重点研发计划资助项目2016YFC0802201,2016YFC0802202;2014年度西南交通大学博士研究生创新基金;第四届西南交通大学轨道交通行业拔尖创新人才培育项目

在线出版日期：2018-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：312-321