土壓平衡盾構(gòu)土倉排土引起的干砂地層響應(yīng)特征分析

瞿同明，王樹英，劉朋飛

(中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

土壓平衡盾構(gòu)土倉排土引起的干砂地層響應(yīng)特征分析

瞿同明，王樹英，劉朋飛

(中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

為闡明土壓平衡盾構(gòu)擠土與排土掘進(jìn)狀態(tài)對周圍土體的擾動機理，采用離散元方法建立土倉不排土與排土兩組盾構(gòu)掘進(jìn)二維數(shù)值模型，比較分析了兩種工況下盾構(gòu)掘進(jìn)時掌子面及周圍地層的細(xì)觀力學(xué)變化特征.研究表明：不排土工況下，盾構(gòu)對周圍土層有明顯擠密，土體豎向位移呈橢圓形、水平位移呈圓形向前方擴(kuò)散變小；排土工況下，刀盤周圍土體無明顯擠密，水平位移很小，豎向位移呈不規(guī)則漏斗狀向地表延伸變大.不排土對周圍土體應(yīng)力影響大，掌子面水平應(yīng)力分布均勻；排土工況下盾構(gòu)前方土體應(yīng)力與初始地層接近，土倉的排土，使掌子面水平應(yīng)力的分布變化較大.

無水砂層；土壓平衡盾構(gòu)；排土；地層響應(yīng)；離散元

0 引言

土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)必定會對周圍地層造成擾動，產(chǎn)生地層變形.目前地層變形研究大多假設(shè)土倉進(jìn)排土為均衡的理想狀態(tài)，而事實上，土倉內(nèi)進(jìn)排土大多時候都無法控制平衡.研究盾構(gòu)土倉進(jìn)排土狀態(tài)對周圍地層的擾動機理，既可提升對盾構(gòu)隧道深層土體擾動機理的認(rèn)識，也能提高對深層土體位移場、應(yīng)力場的預(yù)測和控制能力.盾構(gòu)掘進(jìn)引起地層響應(yīng)的主要研究方法有解析法[1-2]、室內(nèi)模型試驗法[3-4]、有限元或有限差……