地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析.pdf

第 39 卷 第 8 期 岩 土 工 程 学 报 Vol.39 No.8 2017 年 .8 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Aug. 2017 DOI ：10.11779/CJGE201708013 地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析 1 2 1 黄 阜 ，潘秋景 ，凌同华 (1. 长沙理工大学土木工程学院，湖南 长沙 410004；2. 约瑟夫傅里叶大学法国国家科学研究院 3SR 实验室，法国 格勒诺布尔) 摘 要：利用数值模拟技术对地下水渗流情况下盾构隧道开挖面的渗流场进行模拟，获得了隧道开挖面周边各节点的 孔隙水压力。基于极限分析上限定理，利用各节点孔隙水压力计算出隧道开挖面上限破坏机制中的孔隙水压力功率， 并将其视为一个外力功率代入虚功率方程中，构建出考虑渗流影响的开挖面安全系数目标函数。通过非线性序列二次 规划法对该目标函数进行优化计算，得到开挖面安全系数上限解。利用强度折减法验证了该方法的有效性，并将其用 于考虑地下水渗流作用的盾构隧道工程实例分析。研究表明：在考虑地下水渗流的情况下，开挖面安全系数随土体黏 聚力、摩擦角、开挖面支护力的增大而增大，随地下水位的升高而减小；开挖面的破坏范围随摩擦角的增大而显著减 小，但地下水位线的位置对开挖面的破坏范围影响较小。 关键词：地下水渗流；上限分析；孔隙水压力；安全系数；强度折减法 中图分类号：TU921 文献标识码：A 文章编号：1000 –4548(2017)08 –1461 –09 作者简介：黄 阜(1983 – )，男，博士，副教授，主要从事隧道与地下工程稳定性研究。E-mail: hfcsu0001@163.com 。 Upper bound analysis of factor of safety for shield tunnel face subjected to underground water seepage 1 2 1 HUANG Fu , PAN Qiu-jing , LING Tong-hua (1. School of Civil Engineering, Changsha University of Science Technology, Changsha 410004, China; 2. Laboratory 3SR, Joseph-Fourier University, CNRS UMR 5521, Grenoble, France) Abstract : Based on the numerical simulation technique, the seepage fields of shield tunnel face are simulated, and the pore water pressures of the nodes adjacent to the tunnel face are obtained. Using the pore pressures of the nodes, the work rate of the pore pressures of the upper bound failure mechanism is derived. The work rate of