上软下硬地层隧道掌子面稳定性及塌方形态

论文摘要

为分析上软下硬地层对新奥法施工隧道稳定性的影响,定义掌子面软弱地层相对厚度系数无量纲参数;应用有限元模拟和强度折减相结合的方法,研究不同相对厚度系数下隧道掌子面的稳定性及其塌方形态。结果表明:软硬地层分界线在掌子面中,软弱地层相对厚度系数越大,稳定性越小;随着软弱地层相对厚度系数的增大,掌子面前方塌方范围扩大,最大位移在掌子面软弱地层中心偏下位置,应力拱的范围在扩大,且传递到掌子面下部的力更大,因此更应注重掌子面下部的加固。黏聚力和内摩擦角对掌子面稳定性的共同影响存在最优路径,沿此路径加固效果最为有效;掌子面稳定性随土体重度、开挖高度和掌子面软弱地层厚度的增大而减小;覆跨比对掌子面稳定性影响存在极值,以此作为确定隧道合理埋深的参考条件之一;地表超载只在浅埋情况下才影响掌子面的稳定性。

论文目录

• 1 数值模型及掌子面软弱地层相对厚度系数
•   1.1 数值模型
•   1.2 掌子面软弱地层相对厚度系数
• 2 掌子面稳定性分析方法
• 3 有限元模拟结果分析
•   3.1 掌子面稳定安全系数
•   3.2 掌子面破坏形态
•   3.3 地表沉降槽形状
•   3.4 掌子面临界失稳时应力传递路径
• 4 掌子面稳定的极限分析
•   4.1 极限分析掌子面稳定的原理
•   4.2 虚拟支护力计算公式
•   4.3 掌子面稳定安全系数
• 5 结果对比验证
•   5.1 掌子面稳定安全系数对比
•   5.2 掌子面破坏形态对比
• 6 参数影响规律
•   6.1 围岩黏聚力对掌子面稳定安全系数的影响
•   6.2 围岩内摩擦角对掌子面稳定安全系数的影响
•   6.3 黏聚力、内摩擦角对掌子面稳定安全系数的共同影响
•   6.4 围岩重度对掌子面稳定安全系数的影响
•   6.5 隧道开挖高度D对掌子面稳定安全系数的影响
•   6.6 覆跨比C/D对掌子面稳定安全系数的影响
•   6.7 软弱地层相对厚度系数对掌子面稳定安全系数的影响
•   6.8 地表超载对掌子面稳定安全系数的影响
• 7 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 安永林,李佳豪,曹前,岳健,欧阳鹏博

关键词: 隧道工程,上软下硬地层,掌子面稳定,塌方形态,强度折减法

来源: 中国铁道科学 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室,湖南科技大学土木工程学院,长沙市轨道交通集团有限公司

基金: 国家自然科学基金资助项目(51408216,51308209)

分类号: U458.3

页码: 79-87

总页数: 9

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