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隧道建设（中英文） ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (6): 1112-1119.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.06.006
张潜1， 路志旺2，*， 崔鼎1， 赵威1， 叶友林3， 商诗健3
（1. 中铁隧道集团二处有限公司， 河北 廊坊 065201； 2. 中山大学土木工程学院, 广东 珠海 519082； 3. 沈阳建筑大学交通与测绘工程学院, 辽宁 沈阳 110168）
Calculation of Ultimate Passive Support Pressure on Tunnel Face of Shield Tunnel Crossing Underneath Existing Pipeline in Sandy Stratum
ZHANG Qian1 , LU Zhiwang2, *, CUI Ding1, ZHAO Wei1, YE Youlin3, SHANG Shijian3
(1. The 2nd Engineering Co., Ltd. of China Railway Tunnel Group, Langfang 065201, Hebei, China; 2. School of Civil Engineering, Sun Yat-sen University, Zhuhai 519082, Guangdong, China; 3. School of Transportation Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang 110168, Liaoning, China)
摘要： 为探究砂土地层盾构隧道垂直下穿既有管道过程中掌子面前方土体的被动失效区及极限支护压力的影响因素，首先，基于数值模拟方法，分析隧道掌子面与既有管道之间水平间距对前方土体被动失稳区及其极限支护压力的影响规律。在此基础上，将所得数值模拟最不利工况下的掌子面前方土体被动失效区域特征与极限平衡理论框架相结合，提出一种适用于隧道垂直下穿既有管道的三维极限平衡理论模型，该模型由上部倒棱台、既有管道和下部对数螺旋楔形体3部分组成，并系统推导相应工况下掌子面被动极限支护压力的计算公式。最后，通过理论解与数值模拟结果的对比，验证所提理论模型的准确性与适用性。研究结果表明： 1）当既有管线位于掌子面前方约隧道直径的水平距离处时，其对掌子面极限支护压力及前方土体破坏模式的影响程度最大； 2）土体内摩擦角、管道埋深及管隧间距对掌子面被动极限支护压力影响显著； 3）当内摩擦角较大时，支护压力随管隧间距呈正相关增长； 4）在小内摩擦角条件下，管隧间距变化对支护压力的敏感性显著降低。
