岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1933-1943.doi: 10.16285/j.rsm.2019.1014
史林肯1, 2,周辉1, 2,宋明3,卢景景1, 2,张传庆1, 2,路新景4
SHI Lin-ken1, 2, ZHOU Hui1, 2, SONG Ming3, LU Jing-jing1, 2, ZHANG Chuan-qing1, 2, LU Xin-jing4
摘要: 针对全断面隧道掘进机(TBM)开挖过程掌子面岩体软硬交替变化的特点,以兰州水源地建设工程为背景,采用模型试验与数值模拟方法研究了复合地层TBM开挖过程隧洞围岩的动态响应规律。通过开展相似配比试验配制了不同围岩强度比的复合地层岩体相似材料,运用光纤光栅技术全程捕捉了隧洞开挖过程复合地层应变演化规律,并分析了隧洞围岩的宏观破裂形态。模型试验结果表明:TBM推进过程中复合地层应变变化规律体现了掌子面推进的空间效应,软岩部分应变要大于硬岩部分应变,且随着开挖步数的增加两种岩层应变差值越大;隧洞内岩体完全挖除后,围岩宏观破裂形态表明因复合地层岩体物理力学性质的差异,上覆软岩变形破坏较为严重,破裂和变形较为显著,在软、硬岩层交界面出现“变形不协调”现象。选取工程沿线某洞段的地质力学参数,基于破坏接近度(FAI)指标评价了隧洞开挖过程中复合地层围岩的稳定性,数值结果表明:开挖过程软岩中FAI变化较为明显,塑性区和破坏区分布范围更广,而下部硬岩受开挖扰动影响较小,只有拱底小范围岩体进入破坏状态。模型试验和数值结果均说明交替变化的掌子面岩体在开挖过程中其围岩在变形破坏等规律方面存在明显差异,因此,TBM在复合地层施工可采取重点部位监测预警、提前采取相应措施等手段,减少或避免卡机事故的发生。该研究成果对于指导复合地层TBM施工具有一定的借鉴和指导意义。
中图分类号: U455.4| [1] | 孙志亮, 邵敏, 王叶晨梓, 刘忠, 任伟中, 柏巍, 李朋, . 管道破损诱发地面沉降细观模拟与影响因素分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 507-518. |
| [2] | 来志强, 白盛元, 陈林, 邹维列, 徐书岭, 赵连军, . 环式管袋堆场蓄淤脱水特性试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2805-2815. |
| [3] | 黄大维, 卢文剑, 罗文俊, 余珏, . 盾构隧道同步注浆对砂土地层竖向位移与周围土压力影响试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2837-2846. |
| [4] | 张奇, 王驹, 刘江峰, 曹胜飞, 谢敬礼, 成建峰, . 热-水-力多场耦合下高放废物处置库核心处置单元间距设计研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2626-2638. |
| [5] | 宋伟涛, 张佩, 杜修力, 林庆涛, . 土性对浅埋盾构隧道施工地层响应影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2179-2188. |
| [6] | 朱先祥, 张琦, 马俊鹏, 王永军, 孟凡贞, . 浆−水置换效应下含水砂层渗透注浆扩散机制[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1957-1966. |
| [7] | 梁庆国, 李景, 张崇辉, 刘彤彤, 孙志涛, . 基底均匀膨胀作用下黄土−泥岩复合地层隧道衬砌力学响应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1811-1824. |
| [8] | 杨柏, 覃超, 张银海, 王威, 肖世国, . 下伏溶洞的高嵌岩比基桩承载特性模型试验[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1839-1850. |
| [9] | 刘红帅, 杨健生, 宋东松, 孙强强, . 近场脉冲和非脉冲地震动作用下干砂场地响应的离心振动台模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1429-1441. |
| [10] | 石湛, 章铁军, 李美香, 陶司记, 伯音, 李云波, . 泥水平衡盾构仓内水平冻结温度场的模型试验[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1534-1544. |
| [11] | 柴红涛, 文松霖, . 组合荷载作用下桩基承载力屈服包络线特性离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1556-1562. |
| [12] | 任一青, 陈保国, 任国卿, 杨振忠, 徐方. 涵顶-涵侧减载条件下高填方箱涵施工期受力特性[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1153-1162. |
| [13] | 裴媛媛, 龙建辉, 郭师苡, 安成纪, 翁杭雨, 张吉宁, . 不同荷载作用下折角式加筋土挡墙应力-应变特征模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 539-550. |
| [14] | 杨明云, 陈川, 赖莹, 陈云敏. 串联锚在黏土中的三向受荷承载力分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 582-590. |
| [15] | 吴学震, 夏亚歆, 李大勇, 游先辉, 单宁康, 肖贞科, 陈祥, . 新型劲性水泥土组合桩内界面抗剪强度试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 467-478. |
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