基于椭球体失稳坍落理论的隧道掌子面失稳计算研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.09.012

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (9): 1497-1504.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.09.012

基于椭球体失稳坍落理论的隧道掌子面失稳计算研究

杜俊^{1, 2}，梅志荣²，陈永照³

(1. 中国铁道科学研究院，北京 100081； 2. 中铁西南科学研究院有限公司， 四川成都 611731； 3. 厦门市政建设开发公司，福建厦门 361015)

收稿日期:2018-04-09 修回日期:2018-06-25 出版日期:2018-09-20 发布日期:2018-09-30
作者简介:杜俊（1983—），男，内蒙古包头人，2017年毕业于中国铁道科学研究院，桥梁与隧道工程专业，博士，高级工程师，主要从事隧道及地下工程的科研与监测工作。Email： dujun6334@163.com。
基金资助:
科技部科研院所技术开发计划专项（2012EG123032）

Study of Failure Calculation of Tunnel Face Based on Drawing Ellipsoid Theory

DU Jun^{1, 2}, MEI Zhirong², CHEN Yongzhao³

(1. China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China;  2. China Railway Southwest Research Institute, Co., Ltd., Chengdu 611731, Sichuan, China;  3. Xiamen Municipal Development Corporation, Xiamen 361015, Fujian, China)

Received:2018-04-09 Revised:2018-06-25 Online:2018-09-20 Published:2018-09-30

摘要/Abstract

摘要：

为研究维持软弱围岩隧道掌子面稳定所需的掌子面支护力，以筒仓理论和太沙基压力理论为基础，借鉴运用椭球体失稳坍落理论，建立隧道掌子面失稳理论计算模型，推导隧道掌子面失稳计算公式，求出维持掌子面稳定的最小支护力和完整失稳坍落椭球体的临界埋深值。通过分析隧道埋深与坍落椭球体高度的4种位置关系对计算参数的影响，给出不同位置关系情况下竖向深度z和作用于椭圆台台面的土压力q0的求解方法，并将推导公式与经典公式进行对比，验证推导公式的合理性。最后，运用推导出的隧道掌子面失稳计算公式对实例进行分析，求得维持掌子面稳定的掌子面最小支护比，并用数值模拟方法进行验证。验证结果表明：推导公式与数值模拟结果具有较好的一致性。

关键词: 隧道掌子面, 失稳理论模型, 椭球体失稳坍落理论, 最小支护力

Abstract:

The instability model of tunnel face is established based on silo theory, Terzaghi′s theory and collapse theory of ellipsoid, so as to study the supporting force for maintaining the stability of tunnel face in soft surrounding rock. The formula for calculating the instability of tunnel face is derived and the minimum supporting force of tunnel face and the critical height of complete slump ellipsoid are obtained. And then the values of vertical depth z at different position relationships and soil pressure q0 on ellipsoid surface are given by analyzing four positional relationships between tunnel depth and height of slump ellipsoid. The rationality of the derivation formula and classic formula is verified by comparing. Finally, the ratio of minimum supporting force for maintaining the stability of tunnel face is obtained by a case study. The results indicate that the derivation formula is consistent with numerical simulation.

Key words: tunnel face, theoretical model of instability, collapse theory of ellipsoid, minimum support force

中图分类号:

U 451+.2

杜俊，梅志荣，陈永照. 基于椭球体失稳坍落理论的隧道掌子面失稳计算研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(9): 1497-1504.

DU Jun, MEI Zhirong, CHEN Yongzhao. Study of Failure Calculation of Tunnel Face Based on Drawing Ellipsoid Theory[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(9): 1497-1504.

[1]	张俊儒，严丛文，叶伦，王安会，赵自静，冯冀蒙. 箱涵顶进对下方管幕的力学作用分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 73-79.
[2]	熊昊翔, 许晴爽, 任辉. 拱北隧道曲线管幕顶管顶力参数取值研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 146-151.
[3]	李志浩，熊自明，刘一鸣，卢浩. 基于纵向裂隙修正的岩体三维裂隙模拟及连通性分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 274-283.
[4]	尹力，史玲娜，刘贞毅，张龙. 基于发光反光高性能涂料的隧道照明安全与节能技术应用研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 327-333.
[5]	姜同虎，沈洪波，汪光裕. 新场特长公路隧道双洞互补式通风方案设计[J]. 隧道建设, 2019, 39(S1): 334-339.
[6]	于丽，王志龙，杨涅. 机械化施工大断面高铁隧道围岩压力测试及分布特征研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(8): 1303-1310.
[7]	杨继华，齐三红，郭卫新，张党立. CCS水电站引水隧洞双护盾TBM施工围岩分类研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(7): 788-793.
[8]	张昱辉，郭吉平, 孔凡林. 基于块体理论的隧道围岩稳定性分析[J]. 隧道建设, 2015, 35(1): 41-45.
[9]	晁凯, 谭忠盛. 飞机动荷载作用下暗挖隧道围岩压力特性现场试验研究[J]. 隧道建设, 2014, 34(9): 873-879.

基于椭球体失稳坍落理论的隧道掌子面失稳计算研究

Study of Failure Calculation of Tunnel Face Based on Drawing Ellipsoid Theory

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