【摘 要】
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当前双护盾TBM在国内外水工、铁路、公路、市政和地铁等隧道工程中获得了越来越广泛的应用。在双护盾TBM施工的隧道中,高地应力条件下围岩挤压现象较为普遍,并成为了工程建设
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当前双护盾TBM在国内外水工、铁路、公路、市政和地铁等隧道工程中获得了越来越广泛的应用。在双护盾TBM施工的隧道中,高地应力条件下围岩挤压现象较为普遍,并成为了工程建设中日益突出的问题。工程实例表明:围岩挤压现象是双护盾TBM管片结构破坏的重要原因之一。有鉴于此,从挤压性地层双护盾TBM隧道围岩形变及破坏特征的分析入手,在此基础之上建立挤压性地层条件下双护盾TBM管片形变压力的计算方法;结合挤压性地层条件下双护盾TBM特点建立相应的管片结构计算模型;最终提出挤压性地层双护盾TBM管片结构设计方法。本文主要研究结论如下:(1)结合挤压性地层条件下双护盾TBM掘进支护特点,探明了挤压性地层双护盾TBM隧道围岩开挖卸荷过程,围岩经历了 3次位移释放:①开挖面前方先行位移释放;②护盾区域围岩位移释放;③管片-填充层-围岩三者变形协调至稳定过程的围岩位移释放;同时探明了隧道围岩的横向破坏特征:隧道拱顶围岩易松散塌落,形成的灌浆层形变压力传导能力弱,隧道顶部地层抗力损失。(2)基于双护盾TBM隧道围岩开挖卸荷特点,建立了考虑时间因素的挤压性地层双护盾TBM管片形变压力的计算方法;提出了管片-豆砾石组合支护刚度计算公式并分析了豆砾石灌浆层的力学作用。(3)结合挤压性地层双护盾TBM支护特点,建立了豆砾石-地层综合抗力系数计算方法;通过研究近似确定了接头转动刚度与管片厚度的二次方关系,建立了基于接头尺寸效应的接头刚度计算方法;并在此基础之上形成了挤压性地层双护盾TBM管片结构计算模型。(4)通过研究管片厚度、钢筋配筋量对裂缝宽度的影响规律,建立了基于裂缝控制的挤压性地层管片截面结构设计方法;基于无衬垫式接头力学特点,提出了无衬垫式接头螺栓尺寸、材料以及锚固长度的设计方法。
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