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摘要
盾构管片环失稳坍塌案例极其罕见，探究其失稳坍塌发生条件对于预防重大安全事故发生具有重要意义。基于Midas GTS建立30环考虑环缝螺栓作用的荷载-结构计算模型，从盾尾管片环地基掏空和盾尾姿态突变两个方面探讨了盾构管片环结构失稳破坏过程及失稳坍塌的发生条件。结果表明：1）盾尾渗漏使盾尾壳体失去了周围地基的有效约束作用，盾尾发生前仰后俯的姿态变化，隧道结构发生横向“横鸭蛋”和纵向挠曲变形，最终导致部分管片环坍塌；2）盾尾下沉位移是诱发管片环失稳坍塌的主要因素，盾尾下沉导致隧道纵向变形快速发展快于盾尾渗漏引起管片环周围地基掏空所导致的隧道纵向变形；3）当盾尾下沉位移大于0.50 m且掏空范围大于5环、盾尾下沉位移大于0.45 m且掏空范围大于10环、盾尾下沉位移大于0.40 m且掏空范围大于11环时，环缝最大张开量超过单根螺栓极限应力时的环缝张开量47.43mm，部分纵向螺栓被拉断，管片外水土发生喷射加快管片环外砂土快速流失；4）当盾尾下沉位移大于0.5 m且掏空范围大于9环时，环缝最大张开量超过65.2mm，管片环椭圆率超过46.1‰，最终诱发多环管片环失稳坍塌。最后，根据以上研究成果可获得一种根据盾尾下沉位移及砂土地基掏空范围评判脱出盾尾管片环失稳坍塌的发生条件及其判断方法。
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