【摘要】：為研究擠壓地層雙護(hù)盾隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)作用下圍巖變形及應(yīng)力場(chǎng)特征,采用FLAC~(3D)建立了完整模型,并詳細(xì)闡述了隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工過程中的模擬方法,重點(diǎn)分析了隧洞縱橫斷面內(nèi)圍巖位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、塑性區(qū)特征。模擬結(jié)果表明,兩腰下部范圍內(nèi)的圍巖與TBM護(hù)盾發(fā)生接觸并產(chǎn)生擠壓,拱頂并未接觸;受刀盤與護(hù)盾連接處的尺寸高差和前后護(hù)盾的錐度影響導(dǎo)致仰拱圍巖內(nèi)出現(xiàn)3次加卸載,仰拱內(nèi)部環(huán)向應(yīng)力和徑向應(yīng)力均大于拱頂和兩腰,而且其主應(yīng)力方向與徑向線斜交,受擾動(dòng)劇烈,但仰拱下方70°范圍內(nèi)的圍巖基本處于彈性狀態(tài);橫向斷面內(nèi)圍巖塑性區(qū)自上而下逐漸減小,且距掌子面越遠(yuǎn)塑性區(qū)范圍越大,但后盾塑性區(qū)范圍變化不大。
【圖文】：

鍤BM的幾何尺寸及主要部件技術(shù)參數(shù)詳見表2。表2雙護(hù)盾TBM幾何尺寸及相關(guān)技術(shù)參數(shù)[6]Table2GeometryandrelatedtechnicalparametersofdoubleshieldTBM[6]DS-TBM主要部件量值開挖/刀盤直徑/m9.44/9.30前、后盾直徑（外）/m9.24/9.18管片直徑（外）/m9成洞直徑/m8.1刀盤長(zhǎng)度/m0.75前、后盾長(zhǎng)度/m5/6護(hù)盾厚度/m0.03管片寬度、厚度/m2/0.45最大刀盤推力/MN17TBM自重/kN1300主推進(jìn)油缸最大推力/MN50輔助油缸最大推力/MN80為了清晰地反映護(hù)盾與圍巖之間的空間位置關(guān)系，繪制了前盾及后盾處的橫斷面圖如圖1所示。從圖中可以看出，前后護(hù)盾圓周雖然同心，但由于刀盤采用偏心設(shè)計(jì)并裝有擴(kuò)挖刀具，導(dǎo)致前后護(hù)盾幾何中心與隧道開挖斷面形心不重合，與圍巖表面之間產(chǎn)生不均勻間隙，其特征是拱頂間隙大于兩幫間隙，兩幫間隙大于底板間隙。為方便后文敘述，拱頂、邊墻及仰拱洞壁表面位置分別使用1#～3#參考點(diǎn)標(biāo)記。(a)前盾(b)后盾圖1護(hù)盾與圍巖之間的不均勻間隙Fig.1Thenonuniformgapbetweenshieldandground不均勻間隙3#2#1#

向位移。③按照設(shè)定的開挖步長(zhǎng)（沿隧道軸線方向每次步進(jìn)1m）進(jìn)行首次開挖。④刀盤推力的施加：當(dāng)開挖掉當(dāng)前巖體網(wǎng)格時(shí)立即在開挖面上施加刀盤推力，，其值為0.25MPa（刀盤推力除以開挖面面積），這里假定作用在掌子面上的推力為均勻分布力，因采用滾刀破巖，相對(duì)于淺埋土壓盾構(gòu)或泥水盾構(gòu)作用在掌子面上的線性分布略有不同，而且刀盤推力在每次步進(jìn)循環(huán)中都要施加，滾刀破巖所需的切向切削力、撐靴的支撐力，作用在盾尾管片襯砌上的油缸推力均沒有考(a)模型縱剖面邊界條件及尺寸(b)模型橫斷面及TBM各部件邊界條件圖2TBM模型尺寸及邊界條件Fig.2ThegeometryofTBMmodelandboundaryconditions慮。應(yīng)注意當(dāng)下開挖巖體的后方為空模型，但網(wǎng)格依舊存在，一旦將空模型改變成其他模型，這些網(wǎng)格便會(huì)顯示出來(lái)，而先前施加的掌子面推力仍然存在，所以在每次步進(jìn)之前應(yīng)移除后方網(wǎng)格上的推力，8DAAⅠⅣⅢⅡⅤⅥABCDEFGHIJKLMNOPYZ21DA-AXZ
【作者單位】： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院;中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973)項(xiàng)目(No.2014CB046905)~~
【分類號(hào)】：U451.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉泉聲;黃興;時(shí)凱;朱元廣;;深部擠壓性地層TBM掘進(jìn)卡機(jī)孕育致災(zāi)機(jī)理[J];煤炭學(xué)報(bào);2014年S1期

2 尚彥軍;楊志法;曾慶利;孫元春;史永躍;袁廣祥;;TBM施工遇險(xiǎn)工程地質(zhì)問題分析和失誤的反思[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年12期

【共引文獻(xiàn)】

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5 楊繼華;苗棟;楊風(fēng)威;齊三紅;姚陽(yáng);;CCS水電站輸水隧洞雙護(hù)盾TBM穿越不良地質(zhì)段的處理技術(shù)[J];資源環(huán)境與工程;2016年03期

6 許健;延艷彬;胡曉琳;陸麗娟;;雙護(hù)盾TBM掘進(jìn)速度的影響因素研究[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2016年04期

7 張瑩;王朋;杜宇本;沈維;;影響TBM施工的地質(zhì)因素研究及施工對(duì)策探討[J];地下空間與工程學(xué)報(bào);2015年S2期

8 羅吉安;;TBM掘進(jìn)速度對(duì)深埋隧道巖爆的影響[J];煤礦安全;2015年11期

9 陳衛(wèi)忠;肖正龍;田洪銘;;深埋高地應(yīng)力TBM隧道擠壓大變形及其控制技術(shù)研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2015年11期

10 程建龍;楊圣奇;杜立坤;溫森;張建毅;;復(fù)合地層中雙護(hù)盾TBM與圍巖相互作用機(jī)制三維數(shù)值模擬研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2016年03期

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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1 劉泉聲;黃興;時(shí)凱;劉學(xué)偉;;煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進(jìn)機(jī)的提出及關(guān)鍵巖石力學(xué)問題[J];煤炭學(xué)報(bào);2012年12期

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3 尚彥軍;楊志法;曾慶利;孫元春;史永躍;袁廣祥;;TBM施工遇險(xiǎn)工程地質(zhì)問題分析和失誤的反思[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年12期

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5 尚彥軍,史永躍,曾慶利,尹俊濤,薛繼洪;昆明上公山隧道復(fù)雜地質(zhì)條件下TBM卡機(jī)及護(hù)盾變形問題分析和對(duì)策[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2005年21期

6 尚彥軍,史永躍,曾慶利,薛繼洪;巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)穿越板巖和碳酸鹽巖接觸帶引發(fā)的環(huán)境工程地質(zhì)問題分析[J];地球與環(huán)境;2005年03期

7 尹俊濤,尚彥軍,傅冰駿,曲永新;TBM掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展及有關(guān)工程地質(zhì)問題分析和對(duì)策[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2005年03期

8 楊潔,王芝銀,尚彥軍;引黃入晉聯(lián)結(jié)段7號(hào)隧洞TBM卡機(jī)事故原因數(shù)值模擬分析[J];西安科技學(xué)院學(xué)報(bào);2004年01期

9 劉波,葉圣國(guó),陶龍光,唐孟雄;地鐵盾構(gòu)施工引起鄰近基礎(chǔ)沉降的FLAC元數(shù)值模擬[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2002年10期

10 尚彥軍,王思敬,薛繼洪,曲永新;萬(wàn)家寨引黃工程泥灰?guī)r段隧洞巖石掘進(jìn)機(jī)(TBM)卡機(jī)事故工程地質(zhì)分析和事故處理[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2002年03期

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7 朱維申;王可鈞;朱家橋;戴冠一;朱祚鐸;;二灘電站壩肩廠房三維有限元分析及圍巖變形觀測(cè)反分析[J];巖土力學(xué);1988年03期

8 汪益敏;隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)及其有限元分析[J];煤田地質(zhì)與勘探;2000年03期

9 邵乃辰;統(tǒng)計(jì)理論在圍巖變形分析中的應(yīng)用[J];大壩觀測(cè)與土工測(cè)試;2001年01期

10 夏松濤;;水電站隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)及其應(yīng)用[J];山西建筑;2009年11期

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2 陳振振;阮懷寧;;深埋高壓隧洞中地下水壓對(duì)圍巖變形的影響程度的探討[A];第十二次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 周德培;;隧道襯砌的圍巖變形壓力的時(shí)間效應(yīng)[A];中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)隧道及地下工程學(xué)會(huì)第七屆年會(huì)暨北京西單地鐵車站工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（下）[C];1992年

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6 楊松林;王夢(mèng)恕;鞏慧;;地鐵隧道施工圍巖變形GeoRobot非接觸監(jiān)測(cè)的研究及實(shí)現(xiàn)[A];可持續(xù)發(fā)展的中國(guó)交通——2005全國(guó)博士生學(xué)術(shù)論壇（交通運(yùn)輸工程學(xué)科）論文集（下冊(cè)）[C];2005年

7 曹榮祥;;三峽水利樞紐船閘地區(qū)圍巖變形研究[A];全國(guó)巖石邊坡、地下工程、地基基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)及處理技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文選集[C];1993年

8 武科;張珂;趙闖;劉正銀;王成軍;;隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[A];第十二屆海峽兩岸隧道與地下工程學(xué)術(shù)與技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

9 徐平;夏熙倫;;三峽工程船閘區(qū)3008~#平洞圍巖變形粘彈性反分析[A];三峽工程壩址區(qū)工程地質(zhì)與巖石力學(xué)研究文集（下冊(cè)）[C];1992年

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6 朱祥可;土地埡隧道不同類別圍巖變形規(guī)律及合理支護(hù)研究[D];重慶大學(xué);2008年

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8 范恒;上官隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)與時(shí)空效應(yīng)分析[D];華中科技大學(xué);2011年

9 陳江;草帽山隧道圍巖變形與穩(wěn)定性的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2010年

10 段韜;雪峰山隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)及反饋技術(shù)初步研究[D];成都理工大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2531592