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隧道建设（中英文） ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (S2): 73-83.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2024.S2.007
王明年1， 2， 杨恒洪1， 2， *， 王旭3， 刘思杨3， 于丽1， 2， 刘大刚1， 2
（1. 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室, 四川 成都 610031; 2. 西南交通大学土木工程学院， 四川 成都 610031； 3. 川藏铁路技术创新中心有限公司, 四川 成都 610213）
WANG Mingnian1, 2, YANG Henghong1, 2 , *, WANG Xu3, LIU Siyang3, YU Li1, 2, LIU Dagang1, 2
(1. State Key Laboratory of Intelligent Geotechnics and Tunnelling, Chengdu 610031, Sichuan, China; 2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China; 3. National Center of Technology Innovation for Sichuan-Tibet Railway, Chengdu 610213, Sichuan, China)
摘要： 大型机械化隧道施工是保证隧道安全、高效、绿色掘进的有效施工方式。大型机械化施工往往配合采用全断面法开挖隧道，此时隧道掌子面开挖面积大、掘进速度快，容易出现掌子面失稳现象； 而隧道掌子面的稳定性对隧道施工安全具有举足轻重的意义。通过引入物质点法来研究掌子面的稳定类型和变形特征，首先，通过模型试验结果对比验证物质点法数值模型，2种模型围岩的剪应变带在量级、范围和演化过程上都吻合良好； 其次，考虑未支护段长度(L)、围岩黏聚力(c)和围岩摩擦角(φ)，基于物质点法模型进行120种不同工况模拟。结果表明： 1）隧道掌子面稳定性表现为掌子面稳定（稳定类型Ⅰ）、掌子面暂时稳定（稳定类型Ⅱ）和掌子面失稳（稳定类型Ⅲ）3种。其中，稳定类型Ⅱ的掌子面剪切带形态为抛物线形或椭圆+矩形，稳定类型Ⅲ为椭圆+对数螺旋形。2）c/D/γ和φ存在分界值（D为隧道直径），当c/D/γ≤0.09或φ≤11°时，不同L下的隧道面稳定类型均为稳定类型Ⅲ，L的增大导致稳定类型Ⅱ发生的可能性减小。
