李修磊，李金凤, 杨 超

(1. 重庆交通大学 河海学院,重庆 400074; 2. 三峡大学 三峡库区地质灾害教育部重点实验室，湖北 宜昌 443002)

隧道开挖时引起应力释放，开挖面周边围岩土体的平衡被打破，因而需要足够支撑保证其的稳定。盾构工法在软弱地层隧道施工中得到广泛使用。根据盾构机的类型，可以采用压缩空气、土压力或泥浆提供支撑均匀分布在掌子面上。如果提供的支撑力不足以平衡外部土压力和水压力，开挖面周围土体有向隧道内部涌入的可能而变得不稳定甚至坍塌，表现为地表沉陷。合理控制开挖面的支护压力，不仅能够保证开挖面的稳定，还能有效降低隧道施工引起的地表变形及其对周围建筑物的影响。

隧道掌子面的稳定性分析是保证浅埋盾构隧道安全施工的关键，主要内容在于确定隧道掌子面的极限支撑力[1-2]。如2002年深圳地铁一期4号线采用土压平衡式盾构机掘进时引发地面塌陷及邻近建筑物轻微沉降；广州地铁3号线盾构施工中，由于压力舱内压力失控，造成地面变形。归其原因均是由于盾构施工中开挖面支护压力设计不合理所致， 由此引起了工程界学者对盾构开挖面稳定性的广泛关注，目前主要的研究方法有室内模型试验[3-6]、现场实测[7]、理论分析[8-10]及数值计算(如，有限元法[11-12]、有限差分[2,13]和离散元[14-15])等方法。国内学者进行理论分析时，依据工程经验和室内试验结果提出各种相应的简化模型，采用极限分析法或极限平衡法计算开挖掌子面的极限支护压力。……