浅覆地层盾构开挖面被动破坏极限支护力及破坏模式研究

作     者：宋洋 张维东 王贺平 刘昕 SONG Yang;ZHANG Weidong;WANG Heping;LIU Xin

作者机构：辽宁工程技术大学建筑与交通学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 

出 版 物：《防灾减灾工程学报》 (Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering)

年 卷 期：2019年第39卷第5期

页      面：748-754页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然基金（5150412 51174268） 辽宁省教育厅一般项目（LJYL057）资助 

主　　题：盾构开挖面 被动破坏极限支护力 数值模拟 破坏模式 

摘      要：浅覆地层盾构掘进时支护力过大极易导致开挖面前方土体发生被动破坏,造成地表隆起。基于筒仓理论,通过优化传统三维楔形体模型,建立楔形块+倒棱台的土体被动破坏三维计算模型(修正三维楔形体模型),并推导被动极限支护力计算公式;对不同埋深下滑动破裂角β分析研究;采用有限元分析软件MIDAS-GTS对盾构隧道开挖面的被动破坏进行模拟,揭示被动破坏支护力变化规律及破坏模式。结果表明:本文研究计算模型更符合开挖面土体被动破坏模式;通过对破裂角β分析,解析土体被动破坏时其最优解30°左右;在浅覆盾构开挖面中,揭示S/(γD)受土体内摩擦角φ、埋深比K的影响,文中S/(γD)随内摩擦角φ的增大呈非线性增加,埋深比K越大,其幅度越明显;破坏模式分析中,K越小,土体位移变形对S/(γD)越敏感,越容易发生开挖面被动破坏;发生被动破坏时,土体纵向位移变形大于横向位移变形。