TBM隧道豆砾石-地层抗力系数计算方法研究

发布时间：2019-11-05 02:58

【摘要】：豆砾石回填与灌浆技术在护盾式TBM施工的隧道中获得了广泛应用,但是豆砾石填充层对地层抗力系数以及管片结构受力的影响有还有待研究。本文利用厚壁圆筒弹性应变理论和温克勒假设,首先建立轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式并对影响该公式的因素进行了分析。在此基础上,考虑了豆砾石填充层的非均匀分布,建立了非轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式。研究表明:(1)是否考虑豆砾石填充层的存在以及豆砾石填充层是否均匀分布对地层抗力系数具有重要影响;(2)不同岩性条件下,豆砾石填充层弹性模量均存在一临界值使豆砾石-地层抗力系数的性质发生突变;(3)豆砾石填充层厚度的增加则具有强化豆砾石-地层抗力系数性质的作用。
【图文】：

型隧洞(道)的实际情况，对地层抗力系数进行了研究［10-14］，但上述研究均没有结合护盾式TBM施工隧洞特点，考虑豆砾石填充效应对地层抗力系数的影响。因此，建立考虑管片环外豆砾石填充层的豆砾石-地层抗力系数公式，对于更准确地反映管片、豆砾石填充层和地层三者相互作用，以及更合理地进行管片结构设计都至关重要。1轴对称条件下抗力系数确定方法在实际施工过程中，，豆砾石填充层厚度在垂直于隧道轴线的剖面内并不是呈轴对称均匀分布的，通常顶部填充层厚度最大(bmax)，底部填充层厚度最小(bmin)，如图1所示。图中的O1为豆砾石填充层外轮廓圆的圆心，A为豆砾石填充层外轮廓圆的半径;O2为管片环圆截面的圆心，Ｒ为管片环外半径;b(θ)为任意角度θ处豆砾石填充层厚度;B为O1与O2之间的长度。图1豆砾石填充层分布Fig．1Sketchofpeagravelbackfillinglayer1．1基本假定目前，直接对不均匀分布的豆砾石-地层抗力系数进行解析计算较为困难，因此，首先假定豆砾石填充层厚度沿洞壁呈均匀分布，得到均匀分布条件下的结果后，再考虑非均匀分布条件下的情况。首先假定围岩与豆砾石填充层均为均匀、连续、各向同性的理想弹性体;豆砾石填充层内侧受到管片环均匀分布的法向挤压力作用。此时，整个豆砾石-地层计算模型为完全轴对称模型。计算示意图如图2所示。图2轴对称模型Fig．2Themodelofaxisymmetry由于是理想弹性体，豆砾石-地层的总应力应变关系符合温克勒假定。PＲ=kＲUＲ(1)式中:PＲ为豆砾石填充层内侧受到的法向挤压力，UＲ为内侧的径向变形。kＲ为轴对称条件下豆砾石-地层的抗力系数。如果单独取出围岩进行隔离分析，围岩也满足温克勒假定。Pr=krU

本文编号：2555967