資源描述：
《盾構(gòu)施工開挖面穩(wěn)定分析研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第29卷第3期西安科技大學(xué)學(xué)報Vol.29No132009年5月JOURNALOFXI′ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYMay12009文章編號:1672-9315(2009)03-0333-063盾構(gòu)施工開挖面穩(wěn)定分析研究121郅彬,韓曉雷,楊更社(1.西安科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院,陜西西安710054;2.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院,陜西西安710055)摘要:以西安地鐵盾構(gòu)施工為背景,研究了盾構(gòu)施工時開挖面的穩(wěn)定性,借鑒粘性土坡穩(wěn)定分析方法中的費連紐斯條分法的基本原
2、理,推導(dǎo)出了三維情況下無限條分法計算開挖面穩(wěn)定性的解析公式,并通過算例,引用生物遺傳進化法的思想,搜索出了最危險滑裂面,確定了保證開挖面穩(wěn)定的盾構(gòu)施工最小支護力。關(guān)鍵詞:盾構(gòu)施工;開挖面穩(wěn)定;無限條分法中圖分類號:TU444,U459.3文獻標(biāo)志碼:A0引言隨著西部建設(shè)的全面開展,在西安修建城市地鐵工程,越來越受到人們的關(guān)注。西安是舉世聞名的歷史文化名城,古建筑、遺址分布眾多,采用對地表變形影響較小的盾構(gòu)開挖方式,可以更好的保護古建筑、古遺存。在進行盾構(gòu)開挖時,開挖面失穩(wěn)是盾構(gòu)開挖引起地表變形的主要影響因素之一
3、。根據(jù)現(xiàn)有文獻,開挖面穩(wěn)定性研究多集中在基于平面滑動的楔形體模型上,與實際有一定出入。借鑒土坡穩(wěn)定分析方法中的費連紐斯條分法的基本原理,推導(dǎo)出了三維情況下無限條分法計算開挖面穩(wěn)定的基本公式,并通過引入模擬生物遺傳進化的思想,搜索確定出了最危險滑動面。該成果對于完善盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性研究,確定盾構(gòu)最小支護力具有參考價值。1盾構(gòu)開挖面破壞形式對于盾構(gòu)施工時的開挖,土體相當(dāng)于水平卸載,開挖面前方土體將會形成一個三維松動區(qū)域,在開挖面上覆土壓力作用下,開挖面會向內(nèi)發(fā)生松動而失穩(wěn),形成一個滑動面。對于開挖面破壞形式研究,理
4、論上說最可靠的方法是現(xiàn)場試驗研究,但由于現(xiàn)場盾構(gòu)隧道施工中未知因圖1不同土體開挖面破壞形式素眾多,影響開挖面穩(wěn)定參數(shù)眾多,現(xiàn)場測試中得到的許多數(shù)據(jù)難以解Fig11Thefailureformsofexcavated釋;而且由于現(xiàn)場地質(zhì)及掘進參數(shù)的多變,很難將不同現(xiàn)場的試驗數(shù)據(jù)sectionfordifferentsoil進行對比相關(guān)研究,況且實際工程中開挖面失穩(wěn)破壞不允許出現(xiàn)。由(a)粘土(b)砂土于上述原因,開挖面破壞形式的試驗研究多集中于模型試驗。[1]Mair結(jié)合自己早年模擬粘土地層盾構(gòu)掘進中隧道開挖面穩(wěn)
5、定相關(guān)離心試驗研究結(jié)果,總結(jié)前人的工作,得出砂土和粘性土地層中隧道開挖面破壞形式表現(xiàn)不同(如圖1),砂土地層中開挖面破壞形狀表現(xiàn)為煙囪狀,而在粘性土層中,由于土體顆粒間粘聚力的存在,破壞面的表現(xiàn)為下部較緩上部區(qū)域較大的盆狀,同時指出,滿足開挖面穩(wěn)定的最小支護壓力當(dāng)埋深一定時就影響不大。因此,在開挖面失穩(wěn)研究中,對于砂性土,采用楔形體模型平面滑動模型,利用靜力平衡確定盾構(gòu)最小值護力,與實際較一致,但對于粘性土,由于滑動面為一曲面,與實際情況有較大出入,因此有必要對曲3收稿日期:2008-09-18基金項目:高等學(xué)
6、校博士點基金(20070704001);西安科技大學(xué)培育基金(A515080)作者簡介:郅彬(1972-),男,陜西西安人,博士生,主要從事黃土力學(xué)的教學(xué)和研究工作.?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net334西安科技大學(xué)學(xué)報2009年面滑動進行研究。2基本原理開挖面穩(wěn)定無限條分法可借鑒土坡穩(wěn)定性分析方法中的費連紐斯條分法的基本原理,假定開挖面前方滑動面為圓柱面,破
7、壞面過開挖面底端(坡腳);同時考慮滑動體兩側(cè)的抗滑力,按三維問題進行處理;滑動土體為整體滑動,滑動體的條間力對開挖面的穩(wěn)定[2]性沒有影響;滑動面過開挖面的底端。如圖2,假定存在一個圓弧滑動面AB,其圓心位圖2開挖面穩(wěn)定性分析簡圖于O點,半徑為R,滑動面過開挖面底端A,滑F(xiàn)ig12Sketchofstabilityanalysisforexcavatedsection(a)幾何關(guān)系(b)受力分析動面以上的土體具有向下滑動的趨勢而處于極限平衡狀態(tài)。搜索最危險滑弧,當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)Kw=1時,反算可確定開挖面最小支護力。
8、3基本公式的建立與費連紐斯條分法相同,對粘性土開挖時穩(wěn)定性分析的無限條分法也將滑動土體ABCA分成豎向土條,但與其不同的是土條的寬度趨于無窮小。取任意一土條進行力學(xué)分析,見圖2,假定土體向下滑動,作用在土條上的力包括:1)土條的自重Gi,其大小方向作用點均已知;2)土條的頂部作用的上覆土壓力Pvi,其大小方向作用點均已知;3)滑動面底面上的法向反力Ni及切向反力Ti,假定它們都作用在滑
