分层土中盾构隧道掌子面极限推力研究

在盾构隧道开挖过程中，掌子面受力十分复杂，盾构机对掌子面的推力对维持掌子面前方土体的稳定起着关键性作用，为此，基于筒仓理论和极限平衡法，改进传统楔形体模型，考虑盾构隧道掌子面处土体分层对掌子面极限推力的影响，建立折线型滑动模型，推导掌子面极限推力的计算公式。依据实际工程建立相应的数值模拟模型，并对计算公式中各参数敏感性进行分析。研究结果表明：考虑掌子面土体分层时极限推力的数值模拟解与由本文所得公式计算的理论解误差很小，验证了本文所述模型和计算方法的可靠性与准确性；掌子面极限推力随隧道埋深和直径增加而增大；分层土中引起极限推力变化的主要土体是上层软弱土；盾构直径越大，土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响越大，且内摩擦角对极限推力的影响更显著；当盾构直径较小时，土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响较小。