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Face stability analysis of large shield-driven tunnel in rock-soil interface composite formations

Underground Space 2022年第6期7卷 1021-1035页

作者： Xiaobin Ding Kang Li Yuxuan Xie Shuzhuo Liu School of Civil Engineering and Transportation South China University of TechnologyGuangzhou 510641China Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Civil Engineering Technology South China Institute of Geotechnical EngineeringGuangzhou 510650China

A new 3D log-spiral model(LS-M model)is proposed to determine the minimal support pressure on the tunnel face of a large shielddriven tunnel in rock-soil interface(rsi)composite formations.In the proposed LS-M model,we define the rsi angle ω and use a new approach to calculate the equivalent tunnel face area,which provides a collapse zone with more realistic geometry than the traditional wedge model.And it has acceptable accuracy with simpler implementation than limit equilibrium analysis.Comparing with previous studies and 3D numerical analysis,it indicates that:(i)the LS-M results agree well with others in full-soil formations on the variation patterns of minimum support pressure and stability coefficients N_(c) and N_(γ);(ii)the critical rsi angle ω_(cr),which is predominantly influenced by soil cohesion,increases with the soil property values;(iii)the limit support pressure starts to increase with ω only when ω>ω_(cr);(iv)the peak support pressure occurs at lower C/D with a lower ω;(v)ω can only affect stability coefficients N_(c) and N_(γ) when ω and the friction angle are relatively small,while N_(s) is substantially influenced by rsi angle ω.

关键词： Tunnel Stability Limit support pressure rsi composite formations 3D failure mechanism

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