上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2022.04.007

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隧道建设（中英文） ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (4): 594-601.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2022.04.007

上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究

王士民¹，彭小雨¹，陈兵¹，王先明¹，阮雷²

（1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都 610031;  2. 中建丝路建设投资有限公司，陕西西安 710075）

出版日期:2022-04-20 发布日期:2022-05-01
作者简介:王士民(1978—),男,河北涿州人,2008 年毕业于同济大学,结构工程专业,博士,教授,现从事盾构隧道结构及施工安全与控制研究工作。 E-mail: wangshimin@swjtu.edu.cn。

Surrounding Rock Stress Release Rate of Shield Tunnel in UpperSoft and LowerHard Strata

WANG Shimin¹, PENG Xiaoyu¹, CHEN Bing¹, WANG Xianming¹, RUAN Lei²

(1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China; 2. China State Construction Silkroad Construction Investment Group Co., Ltd., Xi′an 710075, Shaanxi, China)

Online:2022-04-20 Published:2022-05-01

摘要/Abstract

摘要： 为解决盾构隧道在上软下硬地层中掘进时开挖面应力释放率难以确定的问题，基于一种既有的体积损失率迭代求解应力释放率的方法，依托广州地铁21号线盾构穿越上软下硬地层实际工程，通过数值模拟研究掌子面不同软硬岩比例、不同埋深条件下的应力释放率变化趋势，并结合现场实测资料进行对比分析。研究结果表明： 1）在盾构隧道掘进穿越上软下硬地层分界面的过程中，围岩的初次应力释放率范围基本保持在24%~36%，且随掌子面硬岩比例的增加呈线性增加趋势； 2）相对于围岩条件而言，埋深对应力释放率的影响更小。此外，在盾构隧道穿越上软下硬地层的全过程模拟中，根据围岩变化情况随不同开挖步动态调整应力释放率这一做法较全程取一固定应力释放率值更为合理。

关键词: 盾构隧道, 数值模拟, 应力释放率, 上软下硬地层

Abstract: To determine the stress release rate of shield tunneling face in uppersoft and lowerhard strata, the variation rules of the stress release rate of surrounding rock under various proportions of hard and soft rocks on the tunnel face and buried depths are studied via numerical simulations using an existing stress release rate calculation method by volume loss rate iteration. The results are compared with the field data collected for Guangzhou metro line 21. The results indicate the following: (1) For shield tunneling in the interface between hard and soft rocks, the initial stress release rate of surrounding rock ranges from 24% to 36%, and it linearly increases with the proportion of hard rocks on tunnel face. (2) Compared with the strata condition, the influence of the buried depth on the stress release rate is less. In addition, in the simulation of shield tunnel passing through uppersoft and lowerhard strata, dynamically adjusting the stress release rate under different excavation steps according to the changes in surrounding rocks is feasible.

Key words: shield tunnel, numerical simulation, stress release rate, uppersoft and lowerhard strata

王士民, 彭小雨, 陈兵, 王先明, 阮雷. 上软下硬地层盾构隧道围岩应力释放率研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(4): 594-601.

WANG Shimin, PENG Xiaoyu, CHEN Bing, WANG Xianming, RUAN Lei. Surrounding Rock Stress Release Rate of Shield Tunnel in UpperSoft and LowerHard Strata[J]. Tunnel Construction, 2022, 42(4): 594-601.

[1]	陶连金, 曹乾坤, 石城, 丁鹏. 场地类别对装配式地铁车站结构地震响应的影响[J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 378-387.
[2]	彭智勇, 杨秀仁, 黄美群, 林放, 杨明. 预制装配式地下车站结构施工阶段力学行为分析[J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 398-405.
[3]	张国伟, 李德武, 雷啸天. 适用于隧道机械化施工的折叠式钢拱架及立拱关键技术研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 445-450.
[4]	谢亦朋, 张聪, 阳军生, 傅金阳, 肖超, 占永杰. Research and Prospect on Technology for Resource Recycling of Shield Tunnel Spoil(盾构隧道渣土资源化再利用技术研究及展望) [J]. 隧道建设, 2022, 42(2): 188-207.
[5]	周凯歌, 方勇, 廖杭, 王凯, 宋天田. 强风化混合花岗岩地层中盾构泥饼堵塞情况下渣土改良剂效果分析 [J]. 隧道建设, 2022, 42(2): 283-290.
[6]	陶连金, 黄琳昆, 石城, 张乃嘉. 超大跨度扁平地下洞室变形控制标准研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(1): 9-15.
[7]	王明年, 刘轲瑞, 张艺腾, 杨恒洪, 于丽. 钢拱架锈蚀作用下型钢混凝土梁抗弯承载力研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(1): 26-32.
[8]	朱伟, 钱勇进, 王璐, 魏斌, 陆凯君, 方忠强, 孟立夫. 盾构隧道渣土与泥浆的分类与处理利用技术及主要问题[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 1-13.
[9]	王金昌, 谢家冲, 黄伟明. 盾构隧道衬砌非线性力学响应分析综述[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 22-35.
[10]	刘国强, 刘彬, 张庆明, 张瑞琳, 黄锋, 童小东. 岩溶隧道光面爆破参数优化及其应用研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 50-57.
[11]	王士民, 林志宇, 王先明, 陈兵, 佘有光. 溶洞诱发上覆砂层塌陷对既有盾构隧道的扰动分析[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 75-83.
[12]	李鹏飞, 李康宁, 赵晓勇, 赵勇, 刘建友. 基于层次分析法的铁路隧道装配式二次衬砌分块方案研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 92-99.
[13]	张英智, 阮雷, 韦晓霞, 赵永军. 富水砂层盾构隧道联络通道人工冻结法地层变化特性研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 106-114.
[14]	吴斌, 杨建平, 袁松, 王峰, 戴开来. 蛇型曲线公路隧道风流分布及沿程阻力特征研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 123-128.
[15]	郑光辉, 庞小朝, 王康任. 基于整环足尺试验的盾构隧道破坏机制及纵缝外弧面变形分析[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 165-171.

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