基于对数曲线和塌落拱组合的砂卵石隧道开挖面稳定分析

U455.43%TU43; 合理的支护力对于砂卵石土隧道开挖面的稳定性至关重要.借助已有对数螺旋曲线破坏模式,将塌落拱模型与极限分析法结合,建立砂卵石隧道开挖面破坏模型,并提出适用于砂卵石隧道的开挖面极限支护力计算方法.然后,将本文理论解析与数值模拟、已有理论进行对比,获得不同内摩擦角和黏聚力下的破坏区域.最后,利用理论解析与数值模拟方法对北京某盾构隧道进行开挖面稳定性分析.结果显示,本文解析解与已有研究获得的极限支护力吻合较好,计算便捷,精度较高.极限支护力随着内摩擦角的增大呈非线性减小,且在摩擦角较小时,极限支护力对内摩擦角变化更为敏感.极限支护力随着黏聚力的增大呈近似线性减小.当埋深比较...

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Published in铁道标准设计 Vol. 68; no. 10; pp. 169 - 183
Main Authors 王海峰, 崔小普, 李鹏飞, 魏英杰, 吕治鹏
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中铁十四局集团有限公司,济南 250014 01.10.2024
南通铁建建设构件有限公司,江苏南通 226000%北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124%北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124
Subjects
对数螺旋线
开挖面稳定性
极限分析
sandy pebble tunnel
limit analysis
logarithmic spiral
collapse arch
砂卵石隧道
塌落拱
支护力
supporting force
excavation face stability
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ISSN1004-2954
DOI10.13238/j.issn.1004-2954.202301070002

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Summary:U455.43%TU43; 合理的支护力对于砂卵石土隧道开挖面的稳定性至关重要.借助已有对数螺旋曲线破坏模式,将塌落拱模型与极限分析法结合,建立砂卵石隧道开挖面破坏模型,并提出适用于砂卵石隧道的开挖面极限支护力计算方法.然后,将本文理论解析与数值模拟、已有理论进行对比,获得不同内摩擦角和黏聚力下的破坏区域.最后,利用理论解析与数值模拟方法对北京某盾构隧道进行开挖面稳定性分析.结果显示,本文解析解与已有研究获得的极限支护力吻合较好,计算便捷,精度较高.极限支护力随着内摩擦角的增大呈非线性减小,且在摩擦角较小时,极限支护力对内摩擦角变化更为敏感.极限支护力随着黏聚力的增大呈近似线性减小.当埋深比较小时,其对极限支护力有着较为明显的影响.当C/D＞1.0时,隧道埋深的增加对极限支护力的大小没有明显影响,摩擦角对破坏区域有非常明显的影响.随着内摩擦角的增大,破坏区域显著减小.黏聚力对破坏区域的影响非常小,即不同黏聚力下耗能面的大小几乎不变.针对北京某盾构隧道计算可以发现,基于极限分析法提出的破坏模式优化塌陷范围及形状后,使得破坏模式更加合理,同时破坏范围更大,取得了很好的工程应用效果.
ISSN:1004-2954
DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202301070002