粉砂地层盾构隧道开挖面稳定性离心试验及数值模拟

摘要：

通过开展离心模型试验,对干粉砂及饱和粉砂中盾构隧道开挖面的失稳破坏特性和极限支护压力进行了研究.通过远程控制开挖面土体位移,获得了支护压力与开挖面位移间的关系曲线及开挖面达到主动极限平衡状态时的破坏模式.2组干砂离心模型试验结果表明,当隧道埋深与隧道直径比从0.5增大到1时,开挖面破坏模式从整体坍塌破坏转变为烟囱状,但极限支护压力变化较小.饱和砂土中的试验表明,开挖面水平方向破坏范围相比在相同埋深干砂中的范围扩大,极限支护压力显著增加.对开挖面破坏过程进行三维弹塑性有限元数值模拟,获得了开挖面极限支护压力和破坏机制,所得结果与试验吻合较好.进一步通过数值模拟,分析了土体强度参数、隧道埋深及渗流对极限支护压力的影响规律.结果表明,渗流条件下开挖面破坏区域及极限支护压力均大于无渗流情况,极限支护压力随内摩擦角增大而减小,随隧道埋深增大而减小.

关键词：粉砂、盾构隧道、开挖面稳定、离心模型试验、数值模拟

所属期刊栏目：37

分类号：TU91(地下建筑)

资助基金：国家自然科学基金青年科学基金No.50908171;上海市自然科学基金No.13ZR1443800.This work was supported by National Natural Science Foundation of China 50908171 and the Natural Science Foundation of Shanghai,China 13ZR1443800.

在线出版日期：2017-01-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：3324-3328,3335