北京砂卵石地層大直徑泥水加壓平衡盾構(gòu)適應(yīng)性研究.pdf

1、針對北京砂卵石地層大直徑泥水加壓平衡盾構(gòu)適應(yīng)性這一重要課題，采用顆粒離散元模擬、理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)測相結(jié)合的研究方法，對砂卵石地層中的盾構(gòu)選型、盾構(gòu)開挖面失穩(wěn)破壞特征及影響因素、泥漿特性及其作用、盾構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響和盾構(gòu)刀盤刀具的適應(yīng)性等關(guān)鍵問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得的主要成果如下:
　　(1)采用PFC2D雙軸數(shù)值試驗(yàn)及室內(nèi)土工三軸試驗(yàn)得到了顆粒流細(xì)觀參數(shù)與砂卵石土體宏觀參數(shù)c、ψ的關(guān)系，進(jìn)而通過顆粒離散元模擬分析，

2、揭示了盾構(gòu)隧道開挖面及地層土體滑移和破壞的漸進(jìn)性變化特征，描述了土顆粒的位移場演化規(guī)律，給出了土顆粒摩擦系數(shù)與地層變形之間的動態(tài)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了泥水加壓平衡盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性的基本原理。
　　(2)在開挖面上形成良好的泥膜，對于維持開挖面穩(wěn)定具有重要的作用，其中，泥膜厚度與強(qiáng)度對開挖面穩(wěn)定影響最大，一定厚度和強(qiáng)度的泥膜是保證開挖面穩(wěn)定的重要條件。基于泥漿作用原理，通過大量的泥漿試驗(yàn)，提出了適于北京砂卵石地層大直徑泥水盾構(gòu)

3、的泥漿相對密度、粘度等特性參數(shù);從滲透距離、極限滲流量、孔隙水壓力以及泥膜抗?jié)B性4個方面對3種類型泥漿的作用效果進(jìn)行了分析評價，并對其適應(yīng)性進(jìn)行了分析。
　　(3)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)表明，科學(xué)的刀盤刀具配置、合適的泥漿特性參數(shù)及合理的掘進(jìn)參數(shù)條件下，泥水盾構(gòu)對北京砂卵石地層具有良好的適應(yīng)性，盾構(gòu)施工引起的地層變形能夠滿足安全和環(huán)境影響控制的要求;基于實(shí)測數(shù)據(jù)和理論分析，建立了盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)與地層變形之間的關(guān)系，論證了帶壓進(jìn)倉換刀的安全性及