基于离散元的盾构开挖面合理支护压力

作     者：廖少明 时振昊 武军 LIAO Shao-ming;SHI Zhen-hao;WU Jun

作者机构：同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 

出 版 物：《上海交通大学学报》 (Journal of Shanghai Jiaotong University)

年 卷 期：2014年第48卷第6期

页      面：838-844页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51078292 51378389) 

主　　题：盾构开挖面 支护压力比 砂土地层 离散元 变形触发点 

摘      要：采用离散元法（DEM）对无水砂土地层（摩擦角37°）3种埋深条件下盾构隧道开挖面的颗粒流动及渐进性破坏过程进行了模拟,分析研究了开挖面极限支护压力及周围地层扰动分布的变化规律,得到：①不同埋深条件下,开挖面极限支护压力均出现在开挖面位移为0.06D（D为隧道直径）时,对应支护压力比为10%-20%,砂土强度软化现象导致最终极限支护压力增大.②支护压力比降至40%-50%为剧烈地层扰动及显著地表变形的触发点.当开挖面支护压力比降低至40%-50%时,地层扰动范围和程度对隧道埋深非常敏感,如埋深由2D降低至0.5D时,扰动范围扩大了3倍,最大扰动程度提高了1倍;地表产生明显大幅沉降.③基于极限破坏的支护压力比为10%-20%,而基于变形控制的支护压力比为40%-50%,虽明显大于前者,但支护压力仅为静止土压力的40%-50%.综合考虑盾构刀盘磨损及地层支护效果,在无水砂土地层中采用支护压力比为40%-50%是一种合理选择.