砂土地层盾构掘进面失稳区的水平活板门模型

摘要

本文设计了一种新型的水平活板门试验装置.该试验装置可以用于砂土地层盾构隧道开挖面稳定性分析.该试验系统可以同时研究工作面破坏的纵断面和横截面.本文使用该装置在单重力条件下对小型模型隧道进行了开挖面稳定性试验,研究了不同砂土材料和覆土厚度条件下的侧向土压力和破坏区域.结果表明,随着开挖面的向后移动,开挖面上的主动土压力迅速下降至残余值.同时在破坏过程中,侧向土压力分布可分为三个阶段:1)初始状态阶段;2)压力减小阶段;3)压力区减小阶段.此外,开挖面破坏首先从稳定状态发展到局部破坏状态,然后继续发展到整体破坏状态.整体破坏状态的失稳区域可分为旋转破坏区(下部区域)和重力破坏区域(上部区域).这两个区域具有不同破坏机制.进一步讨论表明,在土拱效应下,重力破坏区的形状可分为拱形(最常见)和柱形(浅埋隧道).开挖面稳定的极限支护压力一般出现在δ/D=0.2％～0.5％(掌子面位移与洞径之比).