盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.05.016

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (5): 824-832.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.05.016

盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究

陈万垒^{1, 2}，谭勇^{1, 2,﹡}，李想³，柳楚楠⁴

（1. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092； 2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室， 上海 200092； 3. 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海 200093； 4. 上海公路桥梁（集团）有限公司，上海 200433）

收稿日期:2017-07-10 修回日期:2017-12-28 出版日期:2018-05-20 发布日期:2018-06-01
作者简介:陈万垒（1993—），男，浙江温州人，同济大学土木工程专业在读硕士，研究方向为粗粒土地层中隧道施工灾变机制。Email: 254304940@qq.com。*通信作者：谭勇， Email: tanyong21th@tongji.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划（2016YFC0800204）；国家重点基础研究发展计划（2015CB057800）；国家自然科学基金（41130745）

Study of Mechanism of Ground Subsidence Induced by Boulder Breaking during Shield Tunneling

CHEN Wanlei^{1, 2}, TAN Yong^{1, 2, *}, LI Xiang³, LIU Chunan⁴

(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Shanghai Geotechnical Investigation & Design Institute Co., Ltd., Shanghai 200093, China; 4. Shanghai Road and Bridge (Group) Co., Ltd., Shanghai 200433, China)

Received:2017-07-10 Revised:2017-12-28 Online:2018-05-20 Published:2018-06-01

摘要/Abstract

摘要：

孤石地层因勘察、施工处理困难，使得隧道穿越该地层时面临风险。针对因盾构掘进破碎孤石后造成地层空洞，并最终引发地层塌陷的现象，利用研发的随机多边形生成方法，在离散元软件PFC2D中建立隧道孤石地层开挖模型，研究隧道掘进破碎孤石诱发地层塌陷的灾变机制及其影响范围。研究结果表明：根据孤石所在不同方位可以定性判断地表突然塌陷位置；当孤石粒径大于临界粒径或隧道埋深小于临界埋深后，孤石切削不当将引发地层塌穿型坍塌；在相同孤石粒径时，孤石形状的改变对地层位移影响甚微。

关键词: 隧道, 盾构掘进, 孤石, 地面塌陷, 离散元, 灾变机制

Abstract:

Tunneling in boulder strata may face great risks due to the difficulty in detection and treatment of boulders,i.e. ground hollow and ground subsidence. Therefore, it is worthwhile exploring ground subsidence pattern and associated mechanism when boulder encountering. By integrating the methodology for simulating irregularly shaped particles into PFC2D, the discrete element model of tunneling in boulder strata is established; and then parametric analysis is performed. The analytical results show that: (1) The location of ground subsidence can be estimated according to the position of boulder. (2) Inappropriately tunneling would induce ground collapse, especially when boulder diameter or buried depth of tunnel is beyond critical value. (3) In case of same particle size, tunnelinginduced ground displacement is hardly affected by shapes of boulders.

Key words: tunnel, shield tunneling, boulder, ground surface subsidence, discrete elements, disaster mechanism

中图分类号:

U 457+.2

陈万垒，谭勇，李想，柳楚楠. 盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(5): 824-832.

CHEN Wanlei, TAN Yong, LI Xiang, LIU Chunan. Study of Mechanism of Ground Subsidence Induced by Boulder Breaking during Shield Tunneling[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(5): 824-832.

[1]	陈健, 薛峰, 苏秀婷, 陆瑶, 刘涛. 高水压大直径盾构隧道刀盘配置与刀具更换关键技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1057-1065.
[2]	李慎奎. 武汉地区沙漏型岩溶塌陷数值分析与模型试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 981-987.
[3]	展超. 基于BP神经网络的富水砂层渣土改良试验效果预测[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 988-0996.
[4]	张力, 苏芮, 何川, 封坤, 方若全, 徐培凯. 纯压弯受力下大断面盾构隧道管片接头抗弯足尺试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 997-1003.
[5]	王若晨, 朱勇, 邸成, 黄华. 成兰铁路云屯堡隧道紧急救援站设计优化研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1029-1034.
[6]	章龙管, 李志刚, 谭江. 白城隧道工程大断面马蹄形盾构始发与接收技术[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1041-1048.
[7]	韩贇. 水下盾构隧道管片钻穿引起的涌水突泥治理技术研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1049-1056.
[8]	李志军, 郭新新, 马振旺, 杨铁轮, 徐建强. Research Status and Highstrength Prestressed Primary (type)（挤压大变形隧道研究现状及高强预应力一次（型）支护体系）[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 769-782.
[9]	孙振川, 钱彤途, 任颖莹, 褚长海, 周振建. 隧道掘进机工程大数据管理平台关键技术及应用研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 783-792.
[10]	陈子全, 寇昊, 杨文波, 何川, 李永林. 我国西南部山区隧道施工期支护结构力学行为特征案例分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 800-812.
[11]	韩华轩. Study on Selection of Tunnel Design Standard for Jakarta Bandung High speed Railway Project in Indonesia(印尼雅万高铁隧道设计技术标准的选择研究）[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 845-858.
[12]	黄伟. 大断面矩形顶管隧道管节结构优化设计[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 859-867.
[13]	李亚博, 李荆. L型接头混凝土衬砌模板台车设计[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 898-904.
[14]	罗都颢, 蒋思, 刘建友. 大跨隧道预应力锚索承载力提升技术研究——以京张高铁八达岭长城站为例[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 873-879.
[15]	陶亮亮, 张逸敏, 刘振撼, 付孝康, 周小涵, 曾艳华. 无纵向风下环境压强对拱顶最高温度影响数值研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 827-832.

盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究

Study of Mechanism of Ground Subsidence Induced by Boulder Breaking during Shield Tunneling

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价