强度折减法在盾构隧道开挖面稳定分析中的应用

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1、第43卷第1期天津大学学报Vol.43No.12010年1月JournalofTianjinUniversityJan.2010▋强度折减法在盾构隧道开挖面稳定分析中的应用1,2112乔金丽，张义同，高健，李艳艳(1.天津大学机械工程学院，天津300072；2.河北工业大学土木工程学院，天津300132)摘要：为了评价和指导设计施工时盾构隧道开挖面稳定的合理性，把强度折减法应用于盾构隧道开挖面的稳定性分析中，定义了盾构隧道开挖面稳定安全系数的概念，获得开挖面的稳定安全系数与潜在滑动面，并对影响开

2、挖面稳定安全系数的隧道所在土层参数及开挖面的支护压力、地下水位等进行了分析．分析结果表明：弹性模量、泊松比等土层参数对开挖面稳定安全系数几乎没有影响，但是内摩擦角、黏聚力、开挖面支护压力和地下水位等因素对开挖面稳定安全系数的影响很大．关键词：强度折减法；开挖面稳定；安全系数；盾构隧道中图分类号：U455文献标志码：A文章编号：0493-2137(2010)01-0014-07ApplicationofStrengthReductionMethodtoStabilityAnalysisofShie

3、ldTunnelFace1,2112QIAOJin-li，ZHANGYi-tong，GAOJian，LIYan-yan(1.SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2.SchoolofCivilEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300132，China)Abstract：Toappraiseandsupervisetherationality

4、offacestabilityinthedesignandconstructionofshieldtunnels，strengthreductionmethodhasbeenappliedtotheanalysisofstabilityofshieldtunnelfaces.Safetyfactoroftheshieldtunnelfacehasbeendefinedsothatthestabilitysafetyfactorofthetunnelfaceandthecorrespondings

5、lipfaceofthetunnelareobtained.Theeffectofsoilparameters，supportpressureandgroundwaterlevelonthesafetyfactorofthefacestabilityhasalsobeenanalyzed.Theanalysisshowsthatthematerialparametersofsoilandrocksuchaselasticmodulus，thePoisson’sratiohavelittleeff

6、ectonthesafetyfactoryetthefrictionanglesofsoil，cohesiveforces，supportpressuresoftunnelfacesandthelevelsofundergroundwaterhavemucheffectonthesafetyfactor.Keywords：strengthreductionmethod；facestability；safetyfactor；shieldtunnel盾构隧道开挖是一项复杂的工程，岩土体异常复概念，强

7、度折减法通过对岩土体强度参数的折减使岩杂地应力和地质结构等均会对其稳定性有很大影响，土体处于极限状态，能显示潜在的破坏面，并求得安[5-10]施工和设计时隧道开挖面的稳定性也变得异常重全系数，这在边坡稳定分析中取得了成功．赵尚[1-4][7]要．很多学者在这方面做了大量的工作．分析方毅和郑颖人等通过比较毕肖普法和强度折减法的法主要有解析法、数值方法以及极限平衡方法等．数安全系数定义，认为两者安全系数具有相同的物理意值分析方法往往仅能给出围岩内部的应力、位移、塑义，强度折减法在本质上与传统方法是一

8、致的．强度性区等，而无法对围岩内部的损伤破裂过程进行直观折减法的思路清晰，原理简单，但如何在不断降低岩显现；极限平衡法无法获得滑动面上的应力分布以及土体强度参数的过程中判断是否达到临界破坏状态，破裂面形成机理和发展变化过程．是计算中经常遇到的一个比较棘手的问题，引起了众当前工程上尚没有隧道开挖面稳定安全系数的多研究者的兴趣．目前关于岩土工程的极限失稳判收稿日期：2008-09-02；修回日期：2009-09-08.基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2007CB714001