黏土隧道稳定的力学机制研究-兰州大学学报.PDF

第49 卷 第1 期 兰 州 大学学报 （自然科学版） Vol. 49 No. 1 2013 年 2 月 Journal of Lanzhou University (Natural Sciences) Feb. 2013 文章编号: 0455-2059(2013)01-0131-07 黏土隧道稳定的力学机制研究 许 明, 刘先珊 重庆 大 学土 木 工程 学院, 重庆 400045 摘 要: 运用 Acutronic 661 型 离心机 研 究 超前 小 导管注 浆加 固圆形 隧道 的塑性 变形机 制, 试验隧道 在 平 面 应 变 条 件下 的超固结黏土 中开 挖, 小 导管采用 具有 一 定硬 度 的合成 树 脂 模拟, 管间相互 重叠 形 成拱 形 加 固区, 设置在圆 形 隧道 开 挖 面 的两侧 . 试验目的在 于研 究 隧道 建设过程 中小 导管注 浆“ 洞侧 加 固” 工艺对地 表沉 降 和 隧道 稳 定性 的影 响. 在 此基 础 上, 从 塑性 极 限分 析 上 限法 的基 本 原 理出发, 构 建 小 导管注 浆黏土 隧道 的垮 落机 制, 采用 解析 法 导出双 角变量稳 定率上 限方程, 通 过该方程 进一步讨论隧道 埋 深、土体 强度、小 导管注 浆 体 对单 圆形 隧道 稳 定率上 限解的影 响. 最后 由离心模型试验结果证实其上 限解的正确 性. 关键词: 隧道; 注 浆 导管; 离心机 ; 洞侧 加 固; 塑性极 限分析 中图分类号: U451 文献标识码: A Mechanic solutions to clay tunnelling stability XU Ming, LIU Xian-shan College of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China Abstract: The influence that the forepoles have on the patterns of a single tunnel plastic collapse was discussed by using Acutronic 661 and a series of plane strain centrifuge model tests in over-consolidated clay were conduct- ed. Tests were carried out on a circular cavity with zygomorphous stiff resin inclusions embedded around the periphery of the tunnel. These inclusions simulated elements of a secant pipe or forepole arch system. The aim of the experimental work was to study the ground response due to simulated tunnel construction and to see how the zygomorphous stiff inclusions affected the tunnel stability. According to the principle of the upper bound theorem of plastic limit analysis, a collapse mechanism of the single circular tunnels with embedded forepoles in cohesive soil was established. An upper bound equation of stability ratio was obtained b