【摘 要】
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盾构隧道穿越岩质与富水软粘土或砂土突变地质界面时,受不均匀土压力、强弱介质力学性质差异、孔隙水压力剧变等因素影响,将产生沿弱体界面的滑移破坏.基于筒仓理论,建立了突
【机 构】
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济南轨道交通集团有限公司,济南250101;山东科技大学土木工程与建筑学院,青岛266590山东科技大学土木工程与建筑学院,青岛266590济南轨道交通集团有限公司,济南250101
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盾构隧道穿越岩质与富水软粘土或砂土突变地质界面时,受不均匀土压力、强弱介质力学性质差异、孔隙水压力剧变等因素影响,将产生沿弱体界面的滑移破坏.基于筒仓理论,建立了突变地质界面下的梯形棱柱体极限平衡模型,推导了开挖面极限支护应力计算公式;以济南轨道交通R1线隧道下穿腊山河段为工程背景,分析了不同界面距离下的开挖面破坏模式和围岩变形分布特征,揭示了极限支护压力与界面距离的变化规律.研究结果表明:不同梯形体长度比下的极限破裂角大小相同,近似为45°-φ/2;当界面距离比-1≤e≤0时,开挖面破坏模式转化为梯形体模型,其极限支护压力随界面距离的减小而显著增大;结合数值模拟对比分析,理论解与数值解变化趋势基本吻合,验证了本文提出的计算模型可靠性;拟合两者曲线可得,极限支护应力比是关于界面距离比的二次函数;开挖面极限支护压力随界面前后粘聚力、内摩擦角差异的增大而增大,界面倾斜时对围岩稳定性的影响比界面垂直时更加显著.本文提出的梯形棱柱体计算模型对深入研究突变地质界面下开挖面破坏模式和灾害预防控制具有重要指导意义.
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