近接既有隧道盾构开挖面三维稳定性分析

作者：刘英男; 雷华阳; 马长远; 管波涵

来源：岩土工程学报, 2022, 1-9.

• 盾构开挖面
• 既有隧道
• 稳定性
• 破坏模式
• 理论模型

针对近接既有隧道条件下的盾构施工开挖面稳定性问题，采用数值模拟和三维理论分析方法进行深入研究。通过数值模拟手段获取了近接既有隧道的盾构开挖面破坏模式，据此提出了改进的三维旋转破坏理论模型。研究结果表明，近接既有隧道的盾构开挖面破坏模式主要受开挖面与既有隧道的相对水平距离（s/D）影响，当-1 ＜s/D ＜0.5时，开挖面破坏模式呈截面为椭圆的对数螺旋体。本文提出的对数螺旋体+椭圆柱的三维破坏模型可以反映开挖面失稳扩展沿隧道纵向和横向的非均匀性，因而能够更准确地分析开挖面稳定性。参数分析表明，盾构隧道开挖面极限支护力对土体强度最为敏感，其次是隧道埋深和近接距离。在一定埋深和近接距离范围内（C/D=2.0～3.0和d/D=0.5～1.0），当土体黏聚力不变时，开挖面极限支护力随土体内摩擦角增加呈现先增后减的趋势，内摩擦角临界值约为11°～13°。

• 单位
  天津大学; 建筑工程学院