上軟下硬復(fù)合地層中盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性分析

肖紅菊，孫玉永

（1.銅陵學(xué)院 建筑工程學(xué)院，安徽 銅陵 244000；2.銅陵學(xué)院 建筑信息技術(shù)研究所，安徽 銅陵 244000）

隨著我國(guó)城市軌道交通工程的大量興建，區(qū)間盾構(gòu)隧道穿越的地層也越來(lái)越復(fù)雜，如穿越深厚軟黏土層［1-2］、上軟下硬復(fù)合地層［3-5］、富水地層［6-7］等。對(duì)于上軟下硬復(fù)合地層，盾構(gòu)刀盤切削下部巖層效率低，會(huì)造成盾構(gòu)刀盤反復(fù)切削上部軟弱地層，從而造成上部軟弱地層超挖甚至坍塌失穩(wěn)等情況，進(jìn)而對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響，如土家灣隧道［8］。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定分析和控制進(jìn)行了大量研究工作，并取得了諸多卓有成效的研究成果。在隧道開挖面失穩(wěn)模式方面，Chambon等［9］通過(guò)進(jìn)行均質(zhì)砂土層隧道開挖面穩(wěn)定的離心模型試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隧道開挖面破壞區(qū)域?yàn)橥矀}(cāng)狀，破壞形態(tài)為楔形體。Kamata等［10］也通過(guò)離心試驗(yàn)得到了相似的結(jié)論。Mair 等［11-12］在前人研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，砂土層中開挖面破壞形狀為煙囪狀，黏土層中為漏斗狀。付亞雄等［2］通過(guò)進(jìn)行軟黏土地層中盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定性離心模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，開挖面兩側(cè)滑動(dòng)破裂帶呈漏斗狀。安永林等［5］通過(guò)分析上軟下硬地層對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響發(fā)現(xiàn)，開挖面軟弱地層相對(duì)厚度系數(shù)越大，穩(wěn)定性越差。雷華陽(yáng)等［13］借助于透明黏土開展了盾構(gòu)隧道開挖面失穩(wěn)室內(nèi)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)開挖面失穩(wěn)可分為3個(gè)階段，具有明顯的分區(qū)特征，且失穩(wěn)區(qū)呈橢圓狀。在隧道開挖面失穩(wěn)分析模型方面，Horn［14］最早提出了三維楔形體模型，之后眾多學(xué)者對(duì)楔形體模型進(jìn)行了修正；……