复合地层隧道围岩强度实时估算研究

作     者：张海龙 汤杨 任汀 张东明 王俊杰 葛素刚 大久保诚介 ZHANG Hai-long;TANG Yang;RENG Ting;ZHANG Dong-ming;WANG Jun-jie;GE Su-gang;OKUBO Seisuke

作者机构：重庆文理学院土木工程学院重庆402160 重庆大学土木工程学院重庆400044 重庆三峡学院土木工程学院重庆404020 重庆大学资源与安全学院重庆400044 重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 中铁二十三局集团第六工程有限公司重庆401121 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2022年第43卷第7期

页      面：1877-1883,1932页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：重庆市自然科学基金(No.cstc2019jcyj-msxmX0488,No.cstc2021jcyj-msxmX0354) 重庆市教委科学技术项目(No.KJQN201901338) 中国博士后基金项目(No.2021M693751) 重庆文理学院重大培育项目(No.P2017JG18) 

主　　题：复合地层 TBM 隧道围岩 实时估算 可靠性 

摘      要：隧道TBM开挖过程中经常会遇到复合岩层,在这种地质环境下,隧道掘进机(tunnel boring machine,简称TBM)开挖过程中的隧道围岩强度很难估计,隧道开挖掌子面和围岩容易发生坍塌。为了提高隧道掘进效率、预防事故发生,对开挖隧道围岩强度进行实时估算方面的研究很有必要。在重庆轨道九号线隧道TBM施工中,通过室内试验和现场实测数据发现,TBM推力F与岩石强度成正比、TBM扭矩推力比T/F(T为扭矩)与贯入度p成正比例关系。针对砂质泥岩、砂岩和灰岩组成的复合岩层,提出了一种利用现场实测推力F和扭矩T的值来快速估算开挖隧道围岩强度的方法,进一步对TBM实测数据进行线性拟合,从而得到估算公式中两个常数α、α的取值方法,并在10多个隧道实际工程中得到验证。结果表明,对于这种复合岩层地质环境,两个常数α、α的值与滚刀数量n和滚刀直径d相关。该研究成果为实时快速估算开挖隧道围岩强度提供了一种新的切实可行的思路,能提高隧道TBM施工的可靠性和安全性,具有重要的应用价值。