岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (12): 3587-3601.doi: 10.16285/j.rsm.2022.2002
张治国1, 2, 3, 4, 5,罗杰1,朱正国2,PAN Y T3,孙苗苗4, 5
ZHANG Zhi-guo1, 2, 3, 4, 5, LUO Jie1, ZHU Zheng-guo2, PAN Y T3, SUN Miao-miao4, 5
摘要:
目前针对盾构隧道开挖面稳定性的既有成果,还较少考虑降雨环境和地下水位的影响,尤其是强降雨入渗带来的土工影响。首先,基于分层假定Green-Ampt模型来模拟强降雨入渗过程;其次,在土体抗剪强度理论和有效应力理论的基础上,将修正后的Mohr-Coulomb准则和Darcy定律结合,推导出与降雨强度和降雨历时相关的分段形式表观黏聚力表达式;然后,基于极限分析上限理论构建三维对数螺旋破坏机制,将表观黏聚力做功引入上限定理的虚功率方程,通过优化计算,得到考虑强降雨入渗和地下水位条件下盾构隧道开挖面支护力的上限解。最后,将上限解析解与三维数值模拟结果及既有试验结果进行对比,得到了较好的一致性。此外,针对降雨强度和地下水位深度等关键参数进行了影响因素分析。结果表明:当降雨强度较小时(F/ks≤1,F为平均降雨强度,ks为饱和渗透系数),隧道开挖面极限支护力随降雨强度的增大而加速增大,随降雨历时的变化不明显,当降雨强度较大时(F/ks>1),极限支护力随降雨强度的增大而缓慢增大,随降雨历时的增加而显著增大;当地下水位深度较小时(Zw /D≤3,Zw为地下水位深度,D为开挖直径),极限支护力随地下水位深度的增加线性减小,当地下水位深度较大时(Zw /D>3),其变化速率逐渐减小,最后趋于平稳。
中图分类号:
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