考虑渗流的饱和粉土地层盾构开挖面稳定分析

作     者：尹鑫晟 舒营 梁禄钜 张世民 YIN Xin-sheng;SHU Ying;LIANG Lu-ju;ZHANG Shi-min

作者机构：浙大城市学院工程学院浙江杭州310015 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室浙江杭州310015 城市基础设施智能化浙江省工程研究中心浙江杭州310015 安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 

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

年 卷 期：2023年第44卷第7期

页      面：2005-2016页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0814[工学-土木工程] 0823[工学-交通运输工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 

基　　金：浙江省教育厅科研计划项目(No.Y201839147) 浙江省自然科学基金项目(No.LY21E080004) 杭州市科技局规划项目(No.2020ZDSJ0639) 浙江省住建厅科研项目(No.2020K074) 

主　　题：数值模拟 开挖面稳定性 渗流 本构模型 钱塘江粉土 

摘      要：土压平衡盾构在穿越高水位钱塘江粉土地层时,地下水与密封舱之间的高水压差会产生过大的指向开挖面的渗透力。钱塘江粉土黏聚力低,开挖面自立性差,且土体模量小,过大的渗透力会使土体产生更大的变形,导致开挖面失稳。数值模拟中合理选取土的本构关系与模型参数,对计算结果的可靠性十分重要。为了研究渗流条件下开挖面稳定性问题,基于室内试验,对钱塘江粉土的摩尔-库仑本构模型和摩尔-库仑应变软化本构模型参数进行研究。研究发现,钱塘江粉土的剪应变是轴向应变的1.5倍;根据三轴卸荷试验得到应变软化内摩擦角和剪应变的关系,当剪应变为4.7%时内摩擦角达到峰值为25°,剪应变为7.4%时内摩擦角达到残余值为21°,剪应变在4.7%~7.4%之间时,内摩擦角线性减小。采用有限差分软件建立39组三维分析模型,通过与离心机试验的极限支护压力和地表沉降对比发现,相同水位情况下,摩尔-库仑应变软化本构模型计算的极限支护压力与离心机试验的最小误差为3.1%,最大地表沉降的误差为5.67%。证明了在钱塘江粉土地层中使用摩尔-库仑应变软化本构模型的可行性及模型参数的可靠性。