王志杰 吴凡 王如磊 王李 高靖遥 蒋新政 周平 徐海岩
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研究目的:风积沙是一种黏聚力低、自稳能力差的土体,给隧道设计和施工带来很大困难。本文依托蒙华铁路王家湾隧道,通过物理力学试验,数值模拟和理论分析等手段,深入研究了不同掌子面角度下深埋风积沙地层隧道的掌子面失稳特征。
研究结论:(1)掌子面前方失稳区呈楔形状,再向上扩展形成封闭的灯泡状区域。随着掌子面角度增大,失稳区下部扩大,上部缩小,掌子面稳定性逐渐改良;(2)掌子面角度对于失稳区的纵向、横向尺寸影响不大,失稳区前边界约为掌子面前方1倍洞径处,横向跨度约为2倍洞径;(3)失稳土体中存在压力拱,其顶点位于拱底上方1~2倍洞径间。随着掌子面角度增大,失稳区形成的压力拱顶点在下移,跨度在减小。此外,本文推导了适用于深埋风积沙地层的掌子面支护力计算公式,提出了相关设计施工建议。