考虑主应力偏转和土拱效应的干砂盾构隧道掌子面极限支护力计算方法研究

摘要：

深埋干砂盾构隧道在施工过程中存在显著的土拱效应,如何确定考虑土拱效应的隧道掌子面极限支护力至关重要.基于极限平衡法和楔形体理论,提出了一种多层抛物线承载拱模型.根据隧道不同埋深下掌子面失稳破坏的特征和土拱类别,将隧道状态划分为浅埋隧道、过渡隧道和深埋隧道.考虑多层抛物线承载拱区域主应力偏转角和侧向土压力系数的连续性,并假定抛物线承载拱为满足合理拱轴线三铰拱结构,推导了过渡区和深埋区多层抛物线承载拱荷载传递的计算公式,进而通过极限平衡法计算得到掌子面极限支护力.将本模型计算结果与已有理论模型、模型试验和数值结果进行对比,验证了本模型计算得到的掌子面极限支护力和失稳破坏区的合理性.最后,通过参数分析讨论了土体内摩擦角对隧道浅埋和深埋分界线以及极限支护力的影响.该研究成果可为深埋干砂盾构隧道极限支护力的预测提供理论依据.

关键词：盾构隧道、极限平衡、极限支护力、理论解析、土拱效应

所属期刊栏目：45

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：北京未来城市设计高精尖创新中心项目;国家重点研发计划;国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-03-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：530-540