一种不同埋深砂土盾构隧道开挖面极限支护力的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种不同埋深砂土盾构隧道开挖面极限支护力的计算方法，本发明专利技术方法主要包括如下步骤：(1)结合隧道埋深、开挖尺寸等设计参数，确定盾构隧道的状态(浅埋区、过渡区或深埋区)；(2)根据盾构隧道所处的状态，确定掌子面的破坏模式(过渡区和深埋区需要考虑土拱效应，而浅埋区无需考虑土拱效应)；(3)推导理论公式，根据力平衡原理，求得开挖面极限支护力。本发明专利技术方法可以应用于干砂条件下盾构隧道掌子面稳定性分析，为处于不同埋深下的盾构隧道开挖面极限支护力的预测提供参考。道开挖面极限支护力的预测提供参考。道开挖面极限支护力的预测提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种不同埋深砂土盾构隧道开挖面极限支护力的计算方法


[0001]本专利技术涉及一种不同埋深砂土盾构隧道开挖面极限支护力的计算方法，属于盾构施工


技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，北京、上海、广州、深圳等城市正在规划和实施更多的地铁线路，以缓解城市交通系统的拥堵。盾构法具有安全性高、施工速度快、施工质量好等优点，在城市隧道施工中得到广泛应用。在盾构隧道施工过程中，作用于开挖面的极限支护压力是保证开挖面的稳定性的关键。如果开挖面支护力不足以平衡开挖面土压力和水压力，很容易造成开挖面失稳甚至塌方，危及掌子面内机械和人员的安全。因此，如何合理预测作用于隧道工作面上的极限支护压力是当今岩土工程设计人员面临的一个巨大挑战。
[0003]一般来说，现有的计算开挖面极限支护力的理论模型可分为以下两类：(1)极限平衡模型(楔形体模型)和(2)基于塑性理论的极限分析方法。极限分析方法的精度主要取决于下限定理中的静容许应力场和上限定理中的动容许速度场的正确选择。然而，极限分析法的计算过程太过于复杂而难以应用在实际工程中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
其中：D为隧道直径，B为区域
②
楔形体竖直直角边，B大小为与隧道开挖面面积相同正方形的边长，β为区域
②
楔形体与水平面的夹角，也称为开挖面破裂角，L为区域
②
楔形体水平直角边，L大小通过所述的B和β来确定；过渡区：所述的土拱传递荷载机制如下所述：假定土拱为合理拱轴线型，所述的土拱作用在区域
①
三维拱形塌陷区上表面的压应力q1为：为：为：为：C＝H1+H2+H3H3＝2L其中：C为隧道埋深，γ为单位体积土体自重，H1为土拱高度，H2为合理拱轴线的拱高，H3为圆柱体筒仓区高度，K0为静止土压力系数，K
l
为圆柱体筒仓区的侧压力系数，L为区域
③
楔形体水平直角边，L的大小通过所述的B和β来确定，n为将高为H1的土拱平均为成n份高为H1/n的土拱，K
i
为第i份土拱的水平侧压力系数；所述的区域
①
三维拱形塌陷区作用在所述的区域
②
圆柱体筒仓三维塌陷区上表面的压应力q2为：所述的区域
②
圆柱体筒仓三维塌陷区作用在所述的区域
③
楔形体上表面的压应力q3为：其中：e为自然常数，大小为2.7183；开挖面极限支护均布压应力σ
T
的表达式为：
BL＝πr2其中：D为隧道直径，B为区域
②
楔形体竖直直角边，B大小为与隧道开挖面面积相同正方形的边长，β为区域
②
楔形体与水平面的夹角，也称为开挖面破裂角，L为区域
②
楔形体水平直角边，L大小可通过所述的B和β来确定；深埋区：所述的土拱以上未扰动土体作用在土拱上表面的均布荷载q0为：q0＝(C
‑
H1‑
H2‑
H3)γ所述的土拱传递荷载机制如下所述：假定土拱为合理拱轴线型，所述的土拱作用在区域
①
三维拱形塌...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶连金，张宇，焦博阳，赵旭，安韶，史明，贾志波，董瑞龙，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：