《巖石力學與工程學報》11/2019管幕作用下矩形大斷面開挖面穩定模型試驗研究

管幕箱涵工法因其施工過程環境擾動較小的特性非常適合建設下穿通道。進行砂土地層中重力場非相似模型試驗,探究管幕結構在維持開挖面穩定和限制環境擾動方面的作用,通過控制開挖面板位移模擬開挖面失穩破壞過程,采用壓電薄膜監測開挖面三維土壓力分布形式、DIC雙目相機監測地表三維位移和分布式光纖監測模型管幕變形將傳統監測從點拓展到線和面。對比分析開挖面荷載大小及分布、地表沉降大小及分布和管幕結構變形隨開挖面位移變化規律,揭示管幕作用下矩形開挖面穩定及環境影響機制。管幕結構能夠阻斷滑動面向地表延伸及滑動塊上方土體塌落,最終承擔部分松動土壓力并維持上覆土中土拱結構穩定,有效降低矩形開挖面荷載并顯著限制環境擾動。模型試驗研究結論對管幕箱涵工法發展具有指導意義。