上软下硬复杂地质条件下盾构隧洞开挖面稳定性研究

发布时间：2024-03-31 23:16

　　施工过程中如何保持盾构隧洞开挖面稳定是保证施工安全的重要方面。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,隧洞开挖面支护压力控制不当,极易出现开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,本文以某核电厂排水隧洞工程为背景,利用数值仿真技术与理论相结合的方式,对盾构隧洞开挖面稳定性、土体变形规律、土体参数敏感性进行研究,主要研究成果如下:(1)保持隧洞开挖面的稳定关键在于确定合理的支护力,以确定上软下硬复杂地层条件下盾构隧洞开挖面极限支护力为目标,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式,对上软下硬复杂地质条件下隧洞开挖面支护力的理论计算方法进行改进与应用,并利用数值模拟技术对上述理论计算结果进行验证。(2)采用数值模拟技术,对上软下硬复杂地层条件下盾构施工进行了仿真。研究了隧洞开挖面破坏形式,支护应力比的大小与开挖面前方土体位移的关系,支护应力比的大小与开挖面前方地表沉降与隆起的关系,为复杂地质条件下盾构隧洞高效施工提供保障。(3)考虑到地质勘测的局限性,岩土体物理力学性质准确性存在较大风险,对盾构隧洞开挖面极限支护力最小值随岩土体力学指标进行敏感性分析,得到开挖面变形随支护应力比的变化情况以及开挖...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1村山公式基本原理

出用于计算楔形体模型最小支护压力的二维村山公式[2]，基本原理图1-1，考虑隧洞开挖面前方土体的平衡，作为滑动力包括开挖面前方的滑动土块自重fW和它上部的松动土压Q；作为泥浆有效支护压力ΔP，将以上三个力对滑动中心点O取力矩平衡，并根据设定的ΔP可以求出开挖面稳定的安....

图1-2三维筒仓计算模型

挖面前方的楔形体和开挖面上部的棱柱体两部分组成[6]（图1-2），在工程计算中更为简单实用。图1-2三维筒仓计算模型Fig.1-23DsilomodelDavisetal[7]研究了理想部分无衬砌隧洞开挖面的稳定性，在坍塌破坏和隆升破坏的情况下，采用塑性极限分析方法确....

图1-3技术路线

护力确定、开挖面前方与地表岩土体变形规律、岩土体参数敏感性进行研究，为上软下硬复杂地质条件下盾构隧洞高效施工提供指导，技术路线如图1-3。图1-3技术路线Fig.1-3Researchtechnologyroute

图2-1普氏土压力示意图

2.1.2普氏土压力理论普罗托吉雅科诺夫以散体介质理论为依据，认为岩体在开挖后会形成松散介质，但岩体之间粘结力仍然存在。开挖隧洞后，洞的上方形成抛物线形状的平衡曲线拱(如图2-1)，平衡曲线拱的数学方程为：212hyxa=（2-2）普氏土压力理论中，平衡拱下隧洞衬砌受到土....

本文编号：3944642