盾構(gòu)土壓力計(jì)算(編輯修改稿)
2025-06-12 07:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)推進(jìn)時，由于推力（土壓力）設(shè)置偏低，工作面前方的土體向盾構(gòu)機(jī)刀盤方向發(fā)生一個微小的移動或滑動，土體出現(xiàn)向下滑動的趨勢或，為了抗拒土體向下滑動的趨勢的產(chǎn)生，土體中的抗剪力逐漸增大。當(dāng)土體中的側(cè)向應(yīng)力減小到一定的程度，使土體中的抗剪強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，此時土體中的側(cè)向土壓力減小到最小值，土體處于極限平衡狀態(tài)，即主動極限平衡狀態(tài)。與此相應(yīng)的土壓力稱為主動土壓力Ea。如下圖所示：在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時，由于推力（土壓力）設(shè)置偏高，刀盤對土體的側(cè)向應(yīng)力逐漸增大，刀盤前部的土體出現(xiàn)向上滑動的趨勢，為了抗拒土體向上滑動的趨勢的產(chǎn)生，土體中的抗剪力逐漸增大。土體處于另一極限平衡狀態(tài)，即被動極限平衡狀態(tài)。與此相應(yīng)的土壓力稱為被動土壓力Ep。如下圖所示：. ：根據(jù)盾構(gòu)機(jī)的特點(diǎn)及盾構(gòu)機(jī)施工的原理，結(jié)合我國鐵路隧道設(shè)計(jì)施工的具體經(jīng)驗(yàn)，施工采用朗金理論計(jì)算主動土壓力與被動土壓力。當(dāng)盾構(gòu)機(jī)推力偏小，土體處于向下滑動的極限平衡狀態(tài)，具體如下圖所示：此時土體內(nèi)的豎直應(yīng)力σz相當(dāng)于大主應(yīng)力σ1，水平應(yīng)力σa相當(dāng)于小主應(yīng)力σa。水平應(yīng)力σa為維持刀盤前方的土體不向下滑移需要的最小土壓力，即土體的主動土壓力。畫出土體的應(yīng)力圓，此時水平軸上σ3處的E點(diǎn)與應(yīng)力圓在抗剪強(qiáng)度線切點(diǎn)M的連線和豎直線間的夾角β為破裂角。由圖可知：β=1/2∠ENM=1/2（90φ）=45176。φ/2σa=σa =σz tan2（45oφ/2）2ctan（45oφ/2） 式中，σz：深度為z處的地層自重應(yīng)力，c：土的粘著力，z：地層深度，φ：地層內(nèi)部摩擦角當(dāng)盾構(gòu)機(jī)的推力偏大，土體處于向上滑動的極限平衡狀態(tài)，具體如下圖所示：此時刀盤前方的土壓力σp相當(dāng)于大主應(yīng)力σ1，而豎向應(yīng)力σz相當(dāng)于小主應(yīng)力σa。畫出土體的應(yīng)力圓，當(dāng)應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線相切時，刀盤前方的土體被破壞，向前滑移。此時作用在刀盤上的土壓力σp即土體的被動土壓力。破裂角β’由圖可知：β’ =1/2∠ENM=1/2（90+φ）=45176。+φ/2σp=σ1 =σz tan2（45o+φ/2）+2ctan（45o+φ/2）式中，σz：深度為z處的地層自重應(yīng)力，c：土的粘著力，z：地層深度，φ：地層內(nèi)部摩擦角當(dāng)?shù)叵滤桓哂谒淼理敳?，由于地層中孔隙的存在，從而形成?cè)向地下水壓。地下水壓力的大小與水力梯
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