淺埋盾構隧道開挖面失穩(wěn)試驗及理論研究.pdf

1、近年來，盾構隧道施工中往往面臨著更為復雜的地質(zhì)條件，相應的風險和事故也不斷增多，其中支護力不足而導致的開挖面失穩(wěn)事故時有發(fā)生，因此研究盾構隧道開挖面失穩(wěn)問題很有現(xiàn)實意義。本文通過模型試驗和理論分析方法，分別研究了砂土和黏土地層開挖面失穩(wěn)相關問題，得到開挖面支護力三階段規(guī)律;基于地層內(nèi)部位移和剪切增量場，發(fā)現(xiàn)不同支護力階段對應不同失穩(wěn)區(qū)域;開挖面前方沉降范圍遠大于開挖面后方;相同支護板位移下，黏土的縱向沉降槽范圍要遠大于砂土的縱向沉降槽范

2、圍;基于極限支護力時失穩(wěn)區(qū)域形狀分別提出了砂土和黏土的修正楔形體模型，進而計算極限支護力。主要研究工作如下:
　　(1)開展砂土模型試驗，研究了淺埋盾構隧道在四組不同的開挖面后退速度下的失穩(wěn)過程。發(fā)現(xiàn)支護板后退速率并不影響支護力的發(fā)展三階段規(guī)律，極限支護力對應的支護板后退位移約為0.3％D。支護板后退速率越大，地表沉降越敏感，橫向沉降槽越高瘦。借助PIV得到了地層內(nèi)部位移增量場、剪切增量場發(fā)展規(guī)律，對應于支護力三階段規(guī)律進行了失穩(wěn)

3、區(qū)域和失穩(wěn)階段劃分。
　　(2)開展黏土模型試驗，研究了隧道失穩(wěn)過程中開挖面支護力、地表縱向沉降槽發(fā)展規(guī)律，并與砂土試驗結果進行對比分析。發(fā)現(xiàn)支護力第一階段結束時面板位移同樣約為0.3％D;不同的是第二階段黏土支護力緩慢減小，而砂土支護力則緩慢增大。借助PIV處理得到位移增量云圖，結合支護力變化規(guī)律，進行了失穩(wěn)區(qū)域和失穩(wěn)階段劃分，并與砂土失穩(wěn)區(qū)域進行對比。
　　(3)針對砂土和黏土地層，分別對開挖面失穩(wěn)發(fā)展過程中失穩(wěn)區(qū)域形狀