郭 伟，胡 竟，刘建琴，李 楠

(天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津 300072)

土压平衡盾构被广泛应用于软土、黏土地层的隧道施工中，它通过开挖面处的土舱压力与所处地层水土压力相平衡使得开挖面受力平衡，保持地表稳定．因此，控制开挖面是盾构施工的关键技术之一．针对土压平衡盾构掘进过程中土体、刀盘及土舱控制等复杂的耦合作用关系，国内外学者进行了大量研究．

方勇等[1]建立三维有限差分模型研究了刀盘开挖面支护压力与流动变形的关系．秦建设[2]、朱伟等[3]采用数值模拟方法分析了不同压力作用下盾构刀盘开挖面土体的流动变形和破坏情况．王洪新[4-5]分析了刀盘开口率对盾构正面接触压力的影响及刀盘扭矩和盾构施工参数的关系．文献[6-8]基于离散元的思想，研究了不同刀盘开口率和埋深时密封舱隔板压力的分布规律．文献[9-11]利用流体动力学软件CFX 模拟土体流动，确定耕刀附近土体流动的方式．

目前，开挖面土体的分析研究主要集中在开挖面破坏模式及机理研究、开挖面极限支护压力或土舱压力的确定中，对于诸如盾构刀盘开挖面土体与刀盘开口的关系等此类刀盘设计理论中更为关心、更具有现实意义的问题研究较少，尚有待进一步深入研究．兴起于20 世纪60 年代的计算流体动力学[12](computational fluid dynamics，CFD)通过计算机数值计算和图像显示的方法，在时间域和空间域内描述流体的数值解，在土体与机械部……