深埋隧道TBM卡机机理及控制措施研究

摘要

当前TBM在中国应用越来越广泛,然而TBM在深埋软弱岩石隧洞中施工时,很容易发生护盾被卡事故,造成严重后果,因此对其卡机机理及控制措施研究很有必要。首先,基于Hoek-Brown准则圆形隧道围岩流变变形研究成果,考虑管片衬砌支护和掌子面效应,提出了护盾区域围岩变形计算模型;其次,根据上述变形计算模型和围岩、护盾变形协调条件,建立了停机和连续掘进两种工况下卡机状态判断模型,两种模型均考虑了围岩流变效应;再次,在卡机机理研究成果基础上,进行了卡机控制措施的研究。推导了临界预留变形计算公式;同时提出了预留变形和超前支护相结合时临界超前支护强度的计算模型;最后,将卡机判据和临界预留变形量及超前支护强度理论在工程算例中进行了应用。