贺少辉， 李承辉， 马 腾， 刘夏冰， 汪大海， 刘仰鹏

(北京交通大学， 北京 100044)



盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

贺少辉， 李承辉， 马 腾， 刘夏冰， 汪大海， 刘仰鹏

(北京交通大学， 北京 100044)

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题，以兰州地铁1号线一期工程为背景，综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法，对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线，基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验，标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3) 将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中，建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型； 将模拟结果与现场监测数据对比，揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进，刀盘前方、上方的“强烈扰动区”范围为(0.3～0.5)D(D为刀盘直径)； 辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的“强烈扰动区”范围不足面板式刀盘的1/3，且扰动程度轻。

兰州地铁； 砂卵石地层； 土压平衡盾构； 面板式刀盘； 辐条式刀盘； 地层扰动； 三轴压缩试验； 三维离散元模拟； 现场监测

0 引言

土压平衡盾构刀盘形式有面板式和辐条式2种。在砂卵……