王 林， 万 涛， 狄启光， 李鹏飞， 徐铁强

(1.中铁十二局集团第二工程有限公司， 太原 030032； 2.北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室， 北京 100124)

隧道在中国交通基础设施快速发展中扮演着非常重要的角色。盾构隧道施工技术由于其对周围环境影响小以及安全风险低的特点从而被广泛用于隧道工程的建设。在隧道施工过程中，开挖面通常是不稳定的。其中，作用于开挖面的支护力起着决定性的作用。用于维持开挖面稳定的支护力过大则可能会造成地面隆起；反之，则会造成开挖面的坍塌。因此，确定盾构隧道开挖面的合理支护力是非常有必要的。

盾构隧道开挖面极限支护力的研究方法主要有1g模型[1-3]试验或离心试验[4]、数值模拟[5-8]以及理论解析。其中，理论解析主要为极限分析法与极限平衡法[9]。极限分析法，包括极限分析上限法与极限分析下限法，在其假设条件下是一种严谨而便捷的方法，因此被广泛用于盾构隧道开挖面极限支护力的计算。Leca等[10]提出了由一个或两个刚性截圆锥体组成的3D破坏机制，并推导了极限支撑压力的上限解。Soubra等[11]通过将破坏机制的刚性截圆锥体的数量从2个增加到5个，从而使基于极限分析方法得出的极限支撑压力更加准确。Zhang等[12]基于一系列的数值模拟提出了由4个截锥形组成且分布力在其上发挥作用的3D故障机制。此外，Wan等[13]针对深埋砂土地层，基于太沙基理论推导了三维松动土压力的计算公式；随后，这种松动土压力的模型被引入了一个5块截锥模型用以计算隧道工作面的极限支撑压力。……