砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

作     者：王俊 林国进 唐协 何川 WANG Jun;LIN Guojin;TANG Xie;HE Chuan

作者机构：西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院四川成都610041 

基　　金：中国工程院重点咨询项目(2015-XZ-28-02) 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0802201 2016YFC0802202) 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2018年第53卷第2期

页      码：312-321页

摘      要：为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D(隧道直径)~1.3D与0.9D^2.3D.

主 题 词：三维离散元 掌子面稳定性 盾构隧道 砂土地层 动态柔性应力边界 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.013

馆 藏 号：203286193...