破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S2.034

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隧道建设（中英文） ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (S2): 302-309.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2023.S2.034

破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法研究

王昊1，姜谙男1， *，冯云鹏1，阮颖颖2，闵庆华3

（1. 大连海事大学道路与桥梁工程研究所，辽宁大连 116026； 2. 江西制造职业技术学院，江西南昌 330095； 3. 中建交通建设集团有限公司，北京 100142）

出版日期:2023-12-30 发布日期:2024-03-28
作者简介:王昊（1996—），男，河南濮阳人，大连海事大学土木工程专业在读硕士，研究方向为隧道工程的施工模拟。Email: 774768637@qq.com。*通信作者：姜谙男， Email: jiangannan@163.com。

Calculation Method of Safety Factor of Shield Tunneling Face in Broken Rocks

WANG Hao1, JIANG Annan1, *, FENG Yunpeng1, RUAN Yingying2, MIN Qinghua3

(1. Institute of Road and Bridge Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, Liaoning, China; 2. Jiangxi Technical College of Manufacturing, Nanchang 330095, Jiangxi, China; 3. China Construction Communications Construction Group Co., Ltd., Beijing 100142, China)

Online:2023-12-30 Published:2024-03-28

摘要/Abstract

摘要： 为解决由于破碎岩体造成的盾构施工过程中隧道掌子面失稳破坏的风险，基于强度折减理论、修正椭球体理论和极限平衡安全系数理论，结合有限差分计算软件，提出一种破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法，并对该计算方法的可靠性进行验证。研究结果表明： 1）强度折减法适用于破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数的计算； 2）破碎岩体发育程度、掌子面支护压力对掌子面的安全系数影响很大。

关键词: 破碎岩体, 盾构隧道, 掌子面, 强度折减理论, 修正椭球体理论, 极限平衡理论, 有限差分计算软件

Abstract: The broken rock mass always causes instability and damage of tunneling face during shield construction. Therefore, a calculation method, based on strength reduction theory, modified ellipsoid theory, and limit equilibrium safety factor theory, is proposed for calculating the safety factor of shield tunneling face in broken rock mass using finite difference calculation method. The feasibility of the method is validated. The results show that: (1) The strength reduction theory is applicable for calculating the safety factor of shield tunneling face in broken rock mass. (2) The development of the broken rocks and support stress of tunneling face have a considerable impact on the safety factor.

Key words: broken rock mass, shield tunnel, tunneling face, strength reduction method, modified ellipsoid theory, limit equilibrium theory, finite difference calculation

王昊, 姜谙男, 冯云鹏, 阮颖颖, 闵庆华. 破碎岩体中盾构施工掌子面安全系数计算方法研究[J]. 隧道建设, 2023, 43(S2): 302-309.

WANG Hao, JIANG Annan, FENG Yunpeng, RUAN Yingying, MIN Qinghua. Calculation Method of Safety Factor of Shield Tunneling Face in Broken Rocks[J]. Tunnel Construction, 2023, 43(S2): 302-309.

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