泥水平衡盾構開挖面失穩特征模擬試驗研究

周鵬 張尚達 董冰

1.中鐵十四局集團大盾構工程有限公司，南京 211899；2.西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室，成都 610031

泥水平衡盾構對地層具有廣泛的適應性，近年來已成為隧道穿越江河、湖泊的首選工法［1］。但在隧道施工過程中，盾構掘進會對地層產生擾動，甚至引起開挖面失穩，造成重大安全事故［2-3］。因此探究泥水盾構開挖面應力變化規律以及判斷其穩定性是目前泥水平衡盾構施工中亟待解決的問題。

盾構開挖面失穩的現場原型試驗風險高、成本大，離心模型等室內模型試驗是研究盾構開挖面穩定性的有效手段。Chambon 等［4］等通過離心機試驗研究干砂地層的開挖面穩定性，分析了盾構開挖面極限支護力的影響因素。呂璽琳等［5］研究了砂層中盾構隧道開挖面的失穩破壞特性和極限支護壓力。金大龍等［6］通過自主研制的模擬裝置研究了泥水盾構在高水壓條件下的失穩模式及相關應力變化規律。

常重力模型也是被廣泛采用的室內試驗模型。李昀等［7］通過室內模型試驗，結合泥水平衡盾構的工作機理研究了盾構掘進過程中的沉降規律。李君［8］研究了干砂中盾構隧道的埋深比、開挖面極限支護力、地表沉降和開挖面位移之間的關系。劉泉維［9］采用模型試驗研究了透水砂層中泥水盾構開挖面的失穩模式。劉念［10］針對復雜地層的水下隧道設計室內試驗模型，研究了開挖面前方的土體應力分布特性、開挖面所需支護力以及發生的破壞模式。……