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衡阳合江套泥水盾构隧道高水压条件下掘进稳定性研究

谢凌波  
【摘要】:盾构施工法对周边环境影响较少,在穿越河道的过程中不影响正常的航运、施工时不受季节,风雨等气候的条件影响及盾构法施工过程中不产生噪声等优点,盾构法成为城市隧道修建的主要方法。但是随着盾构隧道施工环境越来越复杂,施工过程中出现诸多问题,特别在跨江隧道工程,由于覆土浅、水压较大,隧道开挖面稳定难以控制,稍有不慎就会导致江水倒灌,开挖面坍塌等事故。本文结合衡阳合江套过江隧道工程,通过理论分析、数值建模和现场监测等方法,对高水压条件下泥水盾构稳定性相关问题进行研究,主要工作内容如:(1)结合国内外泥膜形成规律的理论研究,构建了泥膜分层渗滤模型,利用Matlab程序进行计算,得到泥膜厚度及滤失量与时间之间的变化规律,并与传统滤饼过滤理论进行比较,验证其有效性。(2)基于极限平衡分析理论,结合楔形体模型和水土合算统一参数,建立高水压条件下开挖面极限支护力的理论计算模型。(3)利用Flac3d计算了高水压条件下泥水盾构隧道开挖面支护压力的极限值,分析了内摩擦角、粘聚力、隧道埋深及隧道直径等因素对开挖面支护力的影响,及失稳时破坏形式的变化规律。(4)结合衡阳合江套过江隧道工程,选取工程中一个典型的断面进行稳定性分析,将本文的理论计算模型、数值计算模型和实际工程施工采用的支护力进行对比,对实际施工安全性进行评估。


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