考慮黏土土性參數(shù)與支護(hù)壓力變異性的盾構(gòu)掌子面穩(wěn)定性分析

楊文鈺，鄭俊杰，章榮軍，喬雅晴

(1.華中科技大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，武漢 430074；2.武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，武漢 430072)

隨著城市的發(fā)展，盾構(gòu)隧道成為充分利用地下空間最為有效的手段之一。掌子面穩(wěn)定性是盾構(gòu)隧道的經(jīng)典問題，合適的掌子面支護(hù)壓力不僅能夠保證盾構(gòu)施工的安全，同時也保障了盾構(gòu)隧道周圍建構(gòu)筑物的安全。

對于盾構(gòu)隧道開挖面失穩(wěn)問題，大量的學(xué)者運(yùn)用理論分析法[1-3]、數(shù)值模擬法[4-6]、模型試驗(yàn)法[7-9]已經(jīng)得到了豐富的研究成果。然而，土體的天然變異性與試驗(yàn)或場地的限制導(dǎo)致了人們對巖土體的認(rèn)知缺乏，這決定了巖土體參數(shù)的不確定性[10]。以上這些研究都把土體視作均質(zhì)且各向同性的材料，在預(yù)測極限支護(hù)壓力時可能會存在偏差。近年來，有學(xué)者將土性參數(shù)的不確定性考慮在盾構(gòu)隧道掌子面穩(wěn)定性的研究中，Mollon等[11-14]基于隨機(jī)響應(yīng)面等方法，研究了抗剪強(qiáng)度參數(shù)的變異性對掌子面穩(wěn)定性的影響，揭示了土性參數(shù)變異性對極限支護(hù)壓力的影響的基本規(guī)律。以上研究將土性參數(shù)視作隨機(jī)變量，為進(jìn)一步考慮土性參數(shù)的空間變異性，Mollon等[15]首先基于極限分析理論，得到了考慮抗剪強(qiáng)度參數(shù)空間變異性二維掌子面失效機(jī)制，Cheng等[16-19]考慮了砂土、黏性土以及成層土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的空間變異性，研究表明，抗剪強(qiáng)度空間變異性對掌子面穩(wěn)定性有重要影響，忽略這一特性可能高估掌子面的穩(wěn)定性；極限支護(hù)壓力與抗剪強(qiáng)度參數(shù)的變異系數(shù)、自相關(guān)距離密切相關(guān)。……