雙地層盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面穩(wěn)定性研究.pdf

1、盾構(gòu)法是隧道暗挖法中的一種全機(jī)械化的施工方法。它以對(duì)周圍環(huán)境影響小、機(jī)械化程度高及隧洞成型質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。盾構(gòu)隧道施工中，選擇合理的開(kāi)挖面支護(hù)力，不僅能夠保證開(kāi)挖面的穩(wěn)定，而且能夠有效減少開(kāi)挖對(duì)周圍地層變位及構(gòu)筑物的影響。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)通過(guò)軟硬不均的雙地層時(shí)，上地層軟土和下臥硬層的剛度差異較大，導(dǎo)致開(kāi)挖面支護(hù)壓力比在均質(zhì)土層中更加難以控制。如控制不當(dāng)，會(huì)造成地表沉降過(guò)大甚至發(fā)生工程事故。因此，進(jìn)行雙地層條件下盾構(gòu)隧道開(kāi)挖面穩(wěn)定性研究

2、具有重要理論和工程意義。本文擬對(duì)盾構(gòu)隧道在雙地層條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值模擬和理論分析，主要內(nèi)容如下:
　　首先，選用非線性軟件ADINA進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過(guò)設(shè)計(jì)模擬方案與已有文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證此軟件在分析隧道開(kāi)挖問(wèn)題上的可行性。分別建立上軟下硬土層和上硬下軟土層條件的隧道開(kāi)挖模型，通過(guò)依次減小開(kāi)挖面支護(hù)力，得到相應(yīng)的開(kāi)挖面中心點(diǎn)水平位移及對(duì)應(yīng)的地表沉降。通過(guò)分析中心點(diǎn)的水平位移隨開(kāi)挖面支護(hù)力變化的規(guī)律求得極限最小支護(hù)力。比較這

3、兩種地質(zhì)條件下隧道失穩(wěn)的破壞形式，為理論模型的建立提供依據(jù)。對(duì)隧道進(jìn)行敏感性參數(shù)分析，討論埋深、上層土體彈性模量及上層土體內(nèi)摩擦角對(duì)開(kāi)挖面極限支護(hù)力的影響。
　　其次，對(duì)已有楔形體模型進(jìn)行歸納總結(jié)，基于極限平衡理論及數(shù)值分析的結(jié)論提出適用于雙地層的楔形體模型，通過(guò)平衡方程求解出極限支護(hù)力的表達(dá)式。將上述模型拓展到復(fù)雜地層開(kāi)挖面支護(hù)力的分析，給出用于分析復(fù)雜地層開(kāi)挖面支護(hù)力公式。當(dāng)上部土層為軟弱土層時(shí)，滑動(dòng)面的底邊可能出現(xiàn)在兩土層的