考虑蠕变效应的大埋深城际铁路盾构隧道卡机分析

摘要

全断面隧道掘进机(以下简称TBM)在大埋深软弱岩层进行开挖掘进时,围岩收敛变形较大,当TBM处于停机状态时,围岩易发生蠕变并对TBM护盾产生挤压,导致TBM卡机、影响正常掘进施工。为预测广佛东环双模式大直径盾构机穿越软岩可能出现的停机卡机情况,利用FLAC3D软件建立了数值分析模型,采用改进的Burgers(CVISC)粘弹塑性蠕变本构,研究了大埋深软岩地质条件下TBM停机状态的围岩-护盾相互作用关系及出现卡机的条件,结果表明:(1)TBM停机时,隧道顶部围岩发生沉降,底部发生隆起,但在围岩蠕变作用下发生整体下沉;(2)随着埋深和停机时间的增加,盾构开挖对围岩的扰动增加,围岩作用在护盾上的荷载越大,护盾所受摩擦阻力也越来越大;(3)当埋深小于120m或停机时间小于5d时,所设工况皆未出现卡机情况,在埋深为120m、停机44d时,护盾所受摩擦阻力大于护盾临界阻力阈值,在埋深为200m的工况下,仅4d已大于护盾临界阻力阈值。