【摘要】：豆礫石回填與灌漿技術(shù)在護(hù)盾式TBM施工的隧道中獲得了廣泛應(yīng)用,但是豆礫石填充層對地層抗力系數(shù)以及管片結(jié)構(gòu)受力的影響有還有待研究。本文利用厚壁圓筒彈性應(yīng)變理論和溫克勒假設(shè),首先建立軸對稱條件下的豆礫石-地層抗力系數(shù)公式并對影響該公式的因素進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上,考慮了豆礫石填充層的非均勻分布,建立了非軸對稱條件下的豆礫石-地層抗力系數(shù)公式。研究表明:(1)是否考慮豆礫石填充層的存在以及豆礫石填充層是否均勻分布對地層抗力系數(shù)具有重要影響;(2)不同巖性條件下,豆礫石填充層彈性模量均存在一臨界值使豆礫石-地層抗力系數(shù)的性質(zhì)發(fā)生突變;(3)豆礫石填充層厚度的增加則具有強(qiáng)化豆礫石-地層抗力系數(shù)性質(zhì)的作用。
【圖文】：

型隧洞(道)的實(shí)際情況，對地層抗力系數(shù)進(jìn)行了研究［10-14］，但上述研究均沒有結(jié)合護(hù)盾式TBM施工隧洞特點(diǎn)，考慮豆礫石填充效應(yīng)對地層抗力系數(shù)的影響。因此，建立考慮管片環(huán)外豆礫石填充層的豆礫石-地層抗力系數(shù)公式，對于更準(zhǔn)確地反映管片、豆礫石填充層和地層三者相互作用，以及更合理地進(jìn)行管片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都至關(guān)重要。1軸對稱條件下抗力系數(shù)確定方法在實(shí)際施工過程中，，豆礫石填充層厚度在垂直于隧道軸線的剖面內(nèi)并不是呈軸對稱均勻分布的，通常頂部填充層厚度最大(bmax)，底部填充層厚度最小(bmin)，如圖1所示。圖中的O1為豆礫石填充層外輪廓圓的圓心，A為豆礫石填充層外輪廓圓的半徑;O2為管片環(huán)圓截面的圓心，Ｒ為管片環(huán)外半徑;b(θ)為任意角度θ處豆礫石填充層厚度;B為O1與O2之間的長度。圖1豆礫石填充層分布Fig．1Sketchofpeagravelbackfillinglayer1．1基本假定目前，直接對不均勻分布的豆礫石-地層抗力系數(shù)進(jìn)行解析計(jì)算較為困難，因此，首先假定豆礫石填充層厚度沿洞壁呈均勻分布，得到均勻分布條件下的結(jié)果后，再考慮非均勻分布條件下的情況。首先假定圍巖與豆礫石填充層均為均勻、連續(xù)、各向同性的理想彈性體;豆礫石填充層內(nèi)側(cè)受到管片環(huán)均勻分布的法向擠壓力作用。此時(shí)，整個(gè)豆礫石-地層計(jì)算模型為完全軸對稱模型。計(jì)算示意圖如圖2所示。圖2軸對稱模型Fig．2Themodelofaxisymmetry由于是理想彈性體，豆礫石-地層的總應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系符合溫克勒假定。PＲ=kＲUＲ(1)式中:PＲ為豆礫石填充層內(nèi)側(cè)受到的法向擠壓力，UＲ為內(nèi)側(cè)的徑向變形。kＲ為軸對稱條件下豆礫石-地層的抗力系數(shù)。如果單獨(dú)取出圍巖進(jìn)行隔離分析，圍巖也滿足溫克勒假定。Pr=krU

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