高水压条件下泥水盾构隧道开挖面支护压力特性分析

摘要

高水压条件下,泥水盾构隧道施工过程中开挖面支护压力对开挖面稳定性和地层变形的影响很大.结合南京地铁3号线浦珠路站—滨江路站区间过江隧道工程,建立了模拟盾构隧道开挖面失稳过程的数值模型,研究了开挖面支护压力与土体变形之间的关系以及相关参数对其影响.研究表明,相比于无水压的情况,高水压条件下开挖面前方土体发生较小位移时开挖面支护压力就达到极限值,且极限值增大约一个量级,开挖面更易失稳.随着内摩擦角、水位和隧道直径的增大,开挖面极限支护压力比增大,开挖面稳定性降低,但变化趋势逐渐变缓,开挖面极限支护压力比与内摩擦角、水位呈抛物线形式,与隧道直径呈幂函数形式.随着黏聚力、埋深的增大,开挖面极限支护压力比减小,开挖面稳定性升高,但变化趋势逐渐变缓,呈抛物线形式.弹性模量对开挖面稳定性几乎没有影响.研究结果可为高水压条件下盾构隧道施工中合理确定支护压力提供参考.