盾构土压力计算

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1、word资料下载可编辑城市地铁盾构施工土压力选择随着北京2008年申奥成功，我国的城市地铁施工必将走向了一个崭新的一页。城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。在城市地铁盾构施工中，如何设置合理的土压，对于控制地表沉降有着至关重要的意义。一、土压平衡复合式盾构机三种工况的简要介绍土压平衡复合式盾构有三种工况，即敞开式、半敞开式、土压平衡三种掘进模式。地层围岩条件较好时，螺旋输送机伸入土仓，螺旋输送机的卸料口完全打开，土仓内不保持土压，维持刀盘、土仓、螺旋输送机之间的完全敞开，实现敞开式模式掘进。

2、当围岩稳定性变坏，工作面有坍塌时或有坍塌的可能，或地下涌水不能得到有效控制时，缩回螺旋输送机，关闭螺旋输送机的卸料口，压入压缩空气，土仓会被压力封闭，控制地下水的涌出，防止坍塌的进一步发生，即可实现半敞开式掘进模式；若水压力大或工作面不能达到稳定状态，则先停止螺旋输送机的出碴，切削下来的碴土充满土仓。与此同时，用螺旋输送机排土机构，进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡来维持仓内碴土的土压力。以土仓内的碴土压力抗衡工作面的土体压力和水压力，以保持工作面的土体的稳定，防止工作面的坍塌和地下水的涌出，从而使盾构机

3、在不松动的围岩中掘进，确保不产生地层损失，实现土压平衡掘进模式。二、掘进土压力的设定专业技术资料word资料下载可编辑在选择掘进土压力时主要考虑地层土压，地下水压（孔隙水压），预先考虑的预备压力。2.1地层施工土压在我国铁路隧道设计规范中，根据大量的施工经验，在太沙基土压力理论的基础上，提出以岩体综合物性指标为基础的岩体综合分类法，根据隧道的埋资深度不同，将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。再根据隧道的具体情况采用不同的计算方式进行施工土压计算。2.1.1深埋隧道与浅埋隧道的确定深、浅埋隧道的判定原则一般以隧道顶部覆盖层能否形成“自然拱”为原则。深埋

4、隧道围岩松动压力值是根据施工坍方平均高度（等效荷载高度）确定的。根据经验，深、浅埋隧道分界深度通常为2～2.5倍的施工坍方平均高度，即Hp=（2～2.5）hq式中：Hp--深、浅埋隧道分界的深度hq--施工坍方平均高度，hq=0.45×26-SωS—围岩类别，如Ⅲ类围岩，则S=3ω—宽度影响系数，且ω=1+i（B-5）B—隧道净宽度，单位以m计。i—以B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。当B<5m时，取i=0.2，B>5m,取i=0.1。2.1.2深埋隧道的土压计算在深埋隧道中，按照太沙基土压力理论计算公式以及日本村山理论，可以较为

5、准确的计算出盾构前方的松动土压力。但在实际施工工程之中，可以专业技术资料word资料下载可编辑根据隧道围岩分类和隧道结构参数，按照我国现行的《铁路隧道设计规范》中推荐的计算围岩竖直分布松动压力q的计算公式：q=0.45×26-Sγωγ—围岩容重地层在产生竖向压力的同时，也产生侧向压力，侧向水平松动压力σa由经验公式可得：σa=Ea×σZEa计算公式见下表围岩分类Ⅵ～ⅤⅣⅢⅡⅠ水平松动压力σa0（0～1/6）q（1/6～1/3）q（1/3～1/2）q（1/2～1）q2.1.3浅埋隧道的土压计算2.1.3.1静止土压静止土压为原状的天然土体中，土处

6、于静止的弹性平衡状态，这时的土压力为静止土压力。在任一深度h处，土的铅垂方向的自重应力σz=γh为最大主应力，而水平应力σx=为最小主应力（如图所示），其间存在如下关系：σx=k。.σz=k。.γh式中:k。为侧向土压力系数,k。=υ/1-υυ为岩体的泊松比。计算地面以下深度为z处的地层自重应力σz专业技术资料word资料下载可编辑，等于该处单位面积上土柱的质量。如下图所示：σz=γ1h1+γ2h2+γ3h3+…+γnhn=Σγihi式中：γi——第i层土的天然容重（地下水位以下一般采用浮容重），kN/m3。hi——第i层土的厚度，m。n—从地

7、面到深度z处的土层数。静止侧向土压力系数k。，即土的侧压力系数确定（1）经验值：砂：k。=0.34～0.45。粘土k。=0.5～0.7。（2）半经验公式，（目前一般在设计中采用雅基公式）（Jaky）（砂层）K0=1-sinφBrooker公式（粘性土层）K0=0.95-sinφ’式中，K0：静止土压力系数。φ、φ’为土的有效内摩擦角。（3）日本规范日本《建筑基础结构设计规范》建议，不分土的种类，k均为0.5。专业技术资料word资料下载可编辑2.1.3.2主动土压力与被动土压力在浅埋隧道的施工过程中，由于施工的扰动，改变了原状的天然土体的静止的

8、弹性平衡状态，从而使刀盘前方土体产生主动或被动土压力。在盾构机推进时，由于推力（土压力）设置偏低，工作面前方的土体向盾构机刀盘方向发生一个微小的移动或