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竖向分层土质地层盾构支护力上限分析及应用

金成 吴帆 孙前伟 龚秋明 韩鹏

金成, 吴帆, 孙前伟, 龚秋明, 韩鹏. 竖向分层土质地层盾构支护力上限分析及应用[J]. 岩土工程技术, 2022, 36(4): 271-277. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.04.003
引用本文: 金成, 吴帆, 孙前伟, 龚秋明, 韩鹏. 竖向分层土质地层盾构支护力上限分析及应用[J]. 岩土工程技术, 2022, 36(4): 271-277. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.04.003
Jin Cheng, Wu Fan, Sun Qianwei, Gong Qiuming, Han Peng. Upper Bound Analysis and Application for Shield Supporting Pressure in Vertical Layered Soil Stratum[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2022, 36(4): 271-277. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.04.003
Citation: Jin Cheng, Wu Fan, Sun Qianwei, Gong Qiuming, Han Peng. Upper Bound Analysis and Application for Shield Supporting Pressure in Vertical Layered Soil Stratum[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2022, 36(4): 271-277. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.04.003

竖向分层土质地层盾构支护力上限分析及应用

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2022.04.003
详细信息
    作者简介:

    金 成,男,1996年生,汉族,江苏苏州人,在读硕士研究生,主要从事盾构隧道施工方向的研究。E-mail:1085089712@qq.com

  • 中图分类号: U 455

Upper Bound Analysis and Application for Shield Supporting Pressure in Vertical Layered Soil Stratum

  • 摘要: 为确定地铁隧道中竖向分层土质地层盾构掌子面支护力,基于三维楔形体破坏模式,采用极限分析上限法推导支护力计算公式。在一定约束条件下,利用MATLAB编写粒子群算法求得支护力最优解,与已有文献研究对比,验证其适用性。分析各参数对支护力的影响,结果显示:支护力随土体强度值的增加而降低,随隧道埋深比的增加呈现出先增加后逐渐稳定的变化趋势。当上部土体的内摩擦角大于下部土体时,考虑分层的计算结果大于不考虑分层。以深圳地铁12号线怀福区间土压平衡段为例,支护力的理论计算值与土压力测量值相接近。在该土压力值下,盾构掘进平稳,因此支护力上限法可应用于实际工程中。

     

  • 图  1  三维主动破坏模式

    图  2  掌子面等效示意图

    图  3  速度闭合场

    图  4  计算结果对比

    图  5  支护力与下部土体内摩擦角关系曲线

    图  6  支护力与下部土体黏聚力关系曲线

    图  7  支护力与隧道埋深比关系曲线(H1/D=0.5)

    图  8  支护力与H1/D关系曲线

    图  9  右线区间地质剖面图(0—205环)

    图  10  计算值与土压力测量值对比图

    图  11  掘进参数

    表  1  对比结果

    σ隧道埋深
    C/m
    试验所得极限
    支护力Pf/kPa
    本文计算
    结果/kPa
    θ1/(°)θ2/(°)
    0.31532.535.1144.2558.25
    0.41028.535.4745.5559.55
    0.71546.445.4145.9759.97
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    表  2  地层参数

    土层重度γ
    /(kN·m−3
    黏聚力
    c/kPa
    内摩擦角
    φ/(°)
    层厚
    h/m
    渗透系数
    k/(m·d−1
    素填土17.85.018.04.50.5
    硬塑状砂质黏性土18.427.522.59.10.1
    全风化混合花岗岩19.03024.55.50.2
    强风化混合
    花岗岩(土状)
    19.53528.51.5
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-04
  • 网络出版日期:  2022-08-08
  • 刊出日期:  2022-08-08

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