吕乾乾，苏文德，周建军，杨振兴，孙飞祥

(1.盾构及掘进技术国家重点实验室，河南 郑州 450001； 2.厦门轨道交通集团有限公司，福建 厦门 361001)

0 引言

随着沿海城市交通建设的大力发展，泥水平衡盾构越来越多地应用于穿江越海隧道，由于水下地层复杂多变，维持盾构掘进过程中开挖面稳定至关重要，支护压力参数的合理设定及盾构泥浆的成膜性能直接关系掌子面稳定性。对于基岩长度大、强度高的情况，盾构水下带压换刀不可避免，如何确保换刀时开挖面稳定、提出合理的海底换刀位置很关键。

目前关于盾构隧道开挖面支护压力[1]和泥浆成膜性能[2]的研究较多。在开挖面稳定研究方面，陈仁朋等[3]、刘泉维等[4]通过开展模型试验研究了特定地层中不同埋深比下盾构开挖面稳定性问题，以及开挖面主动破坏的发展模式；黄阜等[5]通过理论分析推导了非线性破坏准则下的支护力上限函数，得到开挖面支护力的上限解。在泥浆成膜性能研究方面，杜佳芮等[6]对海水侵入条件下的泥水盾构泥浆进行了泥膜性质变化测试，发现泥膜的孔隙比变大、渗透系数增大；张宁等[7]以南京纬三路过江通道为背景，针对4种砂性地层进行泥浆成膜试验，得到各地层的泥浆成膜参数。

对于开挖面的稳定研究，数值模拟具有时间快、费用低、可研究工况多等优点，鉴于目前主要采用连续介质软件开展开挖面支护压力研究，对失稳引发的地层大变形模拟有局限性，在此采用颗粒流方法利用PFC2D对泥水盾构换刀掌子面稳定性进行研究。……