复合地层泥水盾构开挖面失稳破坏宏微观机理

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1、第49卷第7期上海交通大学学报VoL49NO．72015年7月JOuRNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYJul_2015文章编号：1006—2467(2015)07—1067—08DOI：10．16183／j．cnki．jsjtu．2015．07．026复合地层泥水盾构开挖面失稳破坏宏微观机理胡欣雨，刘安洋(上海应用技术学院城市建设与安全工程学院，上海201418)摘要：针对复合地层泥水盾构开挖面稳定性问题，采用试验研究和数值仿真分析相结合的方法，并结合宏观及微观研究手段，对泥水盾构施工过程

2、中周围土体力学特性及地层变位，进行了定量分析，揭示了该地层条件开挖面的失稳破坏模式．在此基础上建立了完善的开挖面稳定性三维解析方法，主要得到以下结论：对于常见上软下硬复合地层情况，低应力水平条件下泥浆的渗入能在一定程度上提高土体的强度，减缓侧向变形的发展，因此，有效泥浆支护压力宜控制在较小的区间取值，且不宜过大，并应充分利用盾构本体正面挡板来保持地层的稳定；上软下硬复合地层中开挖面失稳破坏模式与砂性土地层的失稳破坏模式相似，即表现为开挖面前方为楔形体，破坏区域顶部为烟囱状，最大沉降量发生在开挖面前方顶部附近．关键词：泥

3、水盾构；复合地层；泥浆压力；失稳破坏模式中图分类号：U455．43文献标志码：AFaceFailureMechanismforSlurryShield—DrivenTunnelinlayeredGroundCondition。_——CouplingMacroscopicandMicroscopicAspectHL，Xin—yu，LUA，2一yang(CollegeofUrbanConstructionandSafetyEngineering，ShanghaiInstituteofTechnology，Shanghai2

4、01418，China)Abstract：Thefacestabilitymechanismforslurryshieldunderthelayeredgroundconditionisofgreatsig—nificance．Duringtheprocessoftheshieldtunnelling，theoriginalstructureandthestrengthofthesoilaroundthefacewillbechangedduetotheslurrygradualinfiltrationintothee

5、xcavationface．Thus，inordertoconnectandquantifytherelationshipbetweenthemechanicalpropertyandthemicroscopicstruc—ture，thetriaxialexperimentaltestscoupledwiththenumericalsimulationmethodforevaluatingthetun—nelling—inducedgroundmovementwereintroduced，Then，basedonth

6、eactualgeometryofthefailuremechanisminclay，amodifiedwedgemodelwithitscorrespondinganalyticalsolutionforthecriticalfacesupportpressurewaspresented．Forthelayeredgroundcondition，itisrecommendedthattheslurrysup—portpressureshouldbecontrolledtoarelativelylowlevelduet

7、othesofteningcharacteristicofclaysoil，anditisthepressureproducedbytheshieldcutterbitsandtransferredtotheexcavationfacecontributestofacestabilization．Thegeometryofthefailuremechanisminthisgroundconditionresemblesthecaseinsand：itexhibits3chimney—likefailuremechani

8、sm，canbebetterdescribedbythewedgestabilitymodels，andthemaximumdisplacementofthegroundjustoccursontopofthetunnelface．Keywords：slurryshield；layeredground；slurrypressure