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土压平衡盾构隧道开挖面稳定性理论分析和工程应用

朱亚林  
【摘要】:盾构法是利用盾构机进行隧道掘进的一种高度机械化和自动化的工程技术,随着我国地铁建设日益蓬勃发展,隧道开挖面的稳定是确保盾构法施工安全性和高效性的必要条件。开挖面稳定性研究的关键在于开挖面支持力范围的合理确定及限制地表沉降。本文所做的主要工作及结论为: (1)基于极限平衡法对三维楔形体破坏模型进行了分析,计算了开挖面的极限支持力,对比了不同埋深比下经典实验法、极限分析法及数值模拟方法的结果。并结合实际监测资料,分析了盾构掘进时开挖面稳定性的环境效应。 (2)对传统极限平衡模型进行优化得到的二维简化计算模型和三维简化计算模型,可用来计算开挖面极限最小支持力。并对开挖面极限支持力的参数进行了敏感性分析。 (3)通过对支持力影响因素的分析,提出了开挖面稳定控制指标的概念,该指标可以更好地反映地表沉降、极限支持力与开挖面稳定的关系。通过现场勘察资料及地表监测资料计算控制指标值,与开挖面支持力进行非线性拟合,得到不同安全系数下开挖面支持力的数学表达式;同时对地表沉降数据进行了分析,得到地表沉降时程曲线以及控制指标与地表沉降的关系。 实践表明,开挖面稳定性控制指标具有一定的参考价值与指导意义,但限于工程数量还有待于同类工程的进一步验证。


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