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土层侧压力系数试验测定及其对盾构管片内力的影响分析

梁英俊  
【摘要】:摘要:我国21世纪前20年将是地下空间开发与利用的高潮期。作为一种低扰动、环保、高效、快速、安全的城市隧道施工方法——盾构隧道施工,将得到高速发展,成为地铁隧道开挖的主流方法之一,在我国的发展前景非常广阔。在盾构隧道施工中盾构管片是影响施工经济性和结构安全性的重要因素,因此安全、经济、合理地进行盾构管片设计具有重大的意义。进行盾构管片设计的关键问题是合理地确定作用于管片上的土压力,它是管片结构设计安全性和经济性的基本要求。其中竖向土压力、水平土压力和地基反力是难以准确计算的荷载,因此本文对直接体现水平土压力的物理力学参数——静止侧压力系数K_0进行试验研究和计算分析,得出如下结论: 1)通过现场原位实验测试,所测得土体静止侧压力系数可取为0.94(水土合算)和0.92(水土分算)。 2)通过室内试验得出,由于粉质粘土的渗透性差,加载初期具有较大的侧压力,因此初期侧压力系数较大;而砂性土的渗透性强,从而侧压力系数随时间变化不大;在土层深度范围内,固结后(用于水土分算,主要用于砂性土)的侧压力系数在0.25~0.57之间,粘性土初始侧压力系数(用于水土合算)在0.72~1.0之间。 3)按水土合算方法计算,土体静止侧压力系数对管片内力的影响程度高于水土分算的结果,在静止侧压力系数随埋深的整个变化过程中,盾构管片最大正、负弯矩绝对值与土体静止侧压力系数呈现线性递减规律。因此在数值计算选取侧压力系数时,需具体考虑外部荷载计算方法。


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