盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究

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1、第29卷增刊岩土力学Vol.29Supp.2008年11月RockandSoilMechanicsNov.2008文章编号：1000－7598－(2008)增刊－315－05盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究李志华，华渊，周太全，孙秀丽（江南大学环境与土木工程学院，无锡214122）摘要：目前，盾构隧道开挖面稳定性评价方法均是确定性方法。为了考虑土体参数的变异性，提出用可靠方法来评价其稳定程度。采用数值模拟方法，研究了隧道开挖面极限支护压力。基于BP神经网络预测大量给定地层参数工况下的开挖面极限支护压力

2、，对其进行统计，得其概率分布特征。在理论分析的基础上，结合工程实际，探讨了盾构施工土压力的确定原理。建立了隧道开挖面稳定的极限状态方程，对其进行了可靠度分析。该研究除能够科学、合理地评价开挖面的稳定程度外，对于盾构施工过程中合理地设定开挖面支护压力也具有一定的参考作用。关键词：盾构隧道；开挖面；稳定性；可靠度中图分类号：U451文献标识码：AResearchonreliabilityofexcavationfacestabilityinshieldtunnelingLIZhi-hua,HUAYuan

3、,ZHOUTai-quan,SUNXiu-li(SchoolofEnvironmentalandCivilEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstract:Researchmethodsforexcavationfacestabilityinshieldtunnelingaredeterministicmethodsatpresent.Inordertoaccountthevariabilityofsoilparameters,reli

4、abilitymethodtoassesstunnelexcavationfacestabilityisproposed.Limitsupportpressureatexcavationfaceofshieldtunnelingisstudiedwithnumericalsimulation.LimitsupportpressureswithdifferentsoilparametersamplesareforecastedbyBPneuralnetwork.Thentheprobabilitydi

5、stributionofthemisgained.Principleofdeterminingtheearthpressureduringtunnelexcavationbyuseofearthpressurebalanceshieldmachineisdiscussedtheoreticallyandpractically.Limitstateequationofexcavationfacestabilityinshieldtunnelingisestablished.Excavationface

6、stabilityiscalculatedwithreliabilitymethod.Theworknotonlycanassessexcavationfacestabilityrationally,butalsoissignificancetodeterminethesupportpressurescientifically.Keywords:shieldtunnel;excavationface;stability;reliabilityN通过求解盾构轴心处竖向地应力与盾构支持力之1引言差除以盾

7、构轴心处土体的不排水剪切强度而得。[3]盾构法施工城市地铁具有明显优点，有着广泛Romo和Diaz认为稳定系数并不能反映开挖面的的应用前景。盾构施工引起地表沉降，会导致相邻实际稳定性，因此，为稳定系数提出了一个安全系建筑物、公共设施的破坏，对周围环境造成的这些数，定义为土体的剪切强度与最大剪应力之比。[4]影响与开挖面的稳定程度密切相关。施工中开挖面Anagnostou和Kovári用开挖面上方的棱柱体来近的稳定是通过压力仓中的支护压力得以实现的，开似代替开挖面失稳时的抛物体，通过棱柱体下部楔挖面支

8、护压力过大将造成地表隆起破坏，而压力过形体的极限平衡来判断开挖面的稳定程度。[5]小则容易导致地表沉陷甚至坍塌。因此评价开挖面Chambon和Corté运用离心模型试验，通过逐渐释的稳定性是盾构施工中一个非常重要的问题。目前，放模型中隧道内的气体压力来研究开挖面的稳定性[6]开挖面稳定性的研究方法主要有挖面稳定系数法、及其极限支护压力。黄正荣等通过有限元强度折[1]极限平衡法、试验研究法和有限元强度折减法。减法研究了浅埋砂土中盾构隧道开挖面极限支护压[2]对于黏土盾构