基于极限平衡理论的超大直径顶管渗流开挖面稳定性研究

作者：康兰方; 房鹏帅; 金志军; 梁斌^*; 耿弈

来源：浙江水利水电学院学报, 2023, 35(02): 55-62.

• 超大直径顶管
• 极限平衡理论
• 改进楔形体模型
• 地下水渗流
• 稳定性

为解决地下水渗流引起的顶管隧道开挖面失稳破坏问题，基于极限平衡理论，推导得到地下水复合地层极限支护压力解析解。依托中交二公局超大直径钢顶管工程，建立隧道开挖面渗流场模型，分析了开挖面非线性变形规律和岩体强度特性，揭示了开挖面失稳破坏机制。研究结果表明：无水模式下，地表沉降最大值与围岩深度呈线性函数关系，有地下水的情况下，两者关系可用抛物线描述，且随着地下水位的增高，地表沉降位移梯度增加；开挖面剪切应力扰动范围为1.5D,在渗流力作用下，应力曲线簇分布宽度更窄，应力振荡现象更明显。随着地下水位的增高，滑动面破裂角向水平方向扩展，土拱区高度增加，形成整体失稳滑移面；成拱系数在拱顶路径达到最大值1.92,边墙路径和45°路径成拱系数均小于0.5。

• 单位
  河南科技大学; 土木工程学院