[发明专利]一种确定地面出入式盾构施工盾构机土仓控制压力的方法

摘要

本发明提供一种确定地面出入式盾构隧道施工盾构机土仓控制压力合理范围的方法，采用试验测试—数值模拟计算—理论判断相结合的方法；对现场隧道施工土体取样并进行性能测试，依据试验数据和隧道具体实际情况，建立与符合现场施工条件的地面出入式盾构隧道施工分析模型并进行计算，通过确定隧道施工段开挖地层侧向土压力、土仓中心平衡压力和土仓前方土体主应力，并结合土体摩尔-库伦破坏准则判别土仓前方的土体单元的破坏情况，最终确定地面出入式盾构隧道施工盾构机土仓控制压力的合理范围。本方法可在隧道施工推进的同时，根据不同施工条件和状态，进行实时分析确定出土仓压力的合理范围，具有适用广、可靠性高、应用方便的特点。

主权项

一种确定地面出入式盾构施工盾构机土仓控制压力的方法，采用试验测试、数值模拟、理论判断相结合的方法，其特征在于，具体实施步骤如下：（1）进行现场隧道施工土体性能测试试验；（2）建立地面出入式盾构隧道施工数值计算模型，进行地面出入式盾构隧道施工数值模拟；（3）施加地面出入式盾构隧道施工段土体自重及地面超载作用力，进行非线性有限元数值模拟计算，得到隧道施工初始地应力场，从而确定地面出入式盾构隧道施工段开挖断面地层原始侧向土压力；（4）将地面出入式盾构隧道开挖断面原始地层侧向土压力设置为土仓压力，作为力边界条件施加并进行非线性有限元数值模拟计算；以土仓中心点位移作为判定指标，判别土仓中心是否达到力的平衡；通过进行数值试验，如果土仓中心点位移为正，表示压力过大；反之，表示压力偏小；土仓中心位移绝对值最小，近似为零时，确定出土仓中心平衡压力即土仓压力；（5）将所确定的土仓压力，作为力边界条件施加并进行非线性有限元数值模拟计算，得到土仓前方土体的应力状态，确定土仓前方土体单元主应力；（6）改变土仓压力比，结合莫尔‑库仑强度理论，进行土仓前方土体单元破坏情况的判断，确定地面出入式盾构隧道施工盾构机土仓控制压力设定范围。