越河盾构隧道开挖对复合地层渗流场的影响作用研究

作     者：李璋 王自超 邓国华 王强 LI Zhang;WANG Zichao;DENG Guohua;WANG Qiang

作者机构：西安中铁轨道交通有限公司陕西西安710038 西安黄土地下工程技术咨询有限公司陕西西安710054 陕西工业职业技术学院陕西咸阳712000 

出 版 物：《水利与建筑工程学报》 (Journal of Water Resources and Architectural Engineering)

年 卷 期：2022年第20卷第1期

页      面：142-147页

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52178355) 博士基金(BSJ2021-08) 

主　　题：越河盾构隧道 渗流场 水头压力 水头损失 数值模拟 

摘      要：越河盾构隧道掌子面通常存在较高的水头压力,使得土压平衡较难实现,且较大的渗透坡降也容易引起管涌、盾尾刷击穿等工程灾害。为探明隧道开挖对复合地层渗流场的影响作用,以西安地铁9号线下穿灞河段为例,采用有限元分析软件,选取典型复合地层开展多种开挖渗流条件下的稳态渗流分析,研究了盾构隧道开挖渗流条件下复合地层的总水头、渗透坡降和渗流速度等渗流场分布特征。结果显示,由隧道开挖渗流引起地层水头损失的大小及影响范围与开挖渗流速度的大小直接相关;开挖渗流速度越大,则地层水头损失越大,掌子面的水压随之减小;地层水头损失变化与渗流路径相关,由入渗面至出渗面沿渗流路径逐渐增大。研究表明,从一定程度上来看,开挖渗流速度越大,越有利于盾构机实现土压平衡条件,从而降低盾构机掘进的施工难度,不利的是此时地层渗透坡度变大,需要防止地层产生渗透破坏。