文档名：盾尾密封失效诱发砂土地基盾构管片环失稳坍塌研究
摘要：盾构管片环失稳坍塌案例时有发生,探究其失稳坍塌发生条件对于预防重大安全事故发生具有重要意义.基于MidasGTS建立30环考虑环缝螺栓作用的荷载-结构计算模型,从盾尾管片环地基掏空和盾尾姿态突变2个方面探讨盾构管片环结构失稳破坏过程及失稳坍塌的发生条件.结果表明:盾尾渗漏使盾尾壳体失去了周围地基的有效约束作用,盾尾发生前仰后俯的姿态变化,隧道结构发生横向"横鸭蛋"和纵向挠曲变形,最终导致部分管片环坍塌.盾尾下沉位移是诱发管片环失稳坍塌的主要因素,盾尾下沉导致隧道纵向变形快速发展,快于盾尾渗漏引起管片环周围地基掏空所导致的隧道纵向变形.当盾尾下沉位移大于0.50m且掏空范围大于5环、盾尾下沉位移大于0.45m且掏空范围大于10环、盾尾下沉位移大于0.40m且掏空范围大于11环时,环缝最大张开量超过单根螺栓极限应力时的环缝张开量47.43mm,部分纵向螺栓被拉断,管片外水土发生喷射,加快管片环外砂土快速流失.当盾尾下沉位移大于0.5m且掏空范围大于9环时,环缝最大张开量超过65.2mm,管片环椭圆率超过46.1‰,最终诱发多环管片环失稳坍塌.研究结果可为盾尾渗漏诱发的重大安全风险评判提供参考.
Abstract：Thecasesofinstabilityandcollapseofshieldsegmentringareextremelyrare.Itisofgreatsignificancetoexploretheconditionsofinstabilityandcollapseforpreventingseriousaccidents.BasedonMidasGTS,aload-structurecalculationmodelof30ringsconsideringtheeffectofringjointboltswasestablished.Theinstabilityfailureprocessandtheoccurrenceconditionsofinstabilitycollapseofshieldsegmentringstructurewerediscussedfromtwoaspects,whichwerefoundationhollowingattheshieldtailandtheshieldtailattitudemutation.Theresultsaredrawn.Shieldtailleakagecausestheshieldtailshelltolosetheeffectiverestraintfromthesurroundingfoundation,andtheshieldtailattitudechangesisforwardandbackward.Thetunnelstructureundergoeslateral"duckegg"andlongitudinaldeflectiondeformation,whicheventuallycausesthecollapseofsomesegmentrings.Theshieldtailsubsidencedisplacementisthemainfactorinducingtheinstabilityandcollapseofthesegmentring.Thelongitudinaldeformationofthetunneldevelopsmorerapidlythanthelongitudinaldeformationcausedbythefoundationhollowingaroundthesegmentringduetoshieldtailleakage.Whentheshieldtailsubsidencedisplacementexceeds0.50mandthehollowingrangeexceeds5rings,whentheshieldtailsubsidencedisplacementexceeds0.45mandthehollowingrangeexceeds10rings.Whentheshieldtailsubsidencedisplacementexceeds0.40mandthehollowingrangeexceeds11rings,themaximumopeningoftheringseamexceedsthemaximunstresslimitofasinglebolt,andtheringseamopeningis47.43mm,causingsomelongitudinalboltstobreak.Injectionofwaterandsoiloutsidesegmentacceleratesrapidlossofsandoutsidesegmentring.Whentheshieldtailsubsidencedisplacementexceeds0.5mandthehollowingrangeexceeds9rings,themaximumopeningoftheringseamexceeds65.2mm,theellipticityofthesegmentringexceeds46.1‰,whicheventuallyinducesthecollapseofmultiplesegmentrings.Theresearchresultscanprovidereferencefortheevaluationofmajorsafetyrisksinducedbyshieldtailleakage.
作者：钟小春 余明学 竺维彬 米晋生 黄威然 钟长平 Author：ZHONGXiaochun YUMingxue ZHUWeibin MIJinsheng HUANGWeiran ZHONGChangping
作者单位：河海大学土木与交通学院,江苏南京210098广州地铁集团有限公司,广东广州510220广州轨道交通建设监理有限公司,广东广州510010
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(1)
分类号：U45
关键词：盾构管片环 姿态突变 砂土地基掏空 失稳坍塌 环缝张开 螺栓拉断
Keywords：shieldsegmentring attitudemutation sandfoundationhollowing instabilityinducedcollapse ringseamopen boltbroken
机标分类号：U455.43TU441.4TH136
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金盾尾密封失效诱发砂土地基盾构管片环失稳坍塌研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(1)钟小春 余明学 竺维彬 米晋生 黄威然 钟长平盾构管片环失稳坍塌案例时有发生,探究其失稳坍塌发生条件对于预防重大安全事故发生具有重要意义.基于MidasGTS建立30环考虑环缝螺栓作用的荷载-结构计算模型,从盾尾管片环地基掏空和盾尾姿态突变2个方面探讨盾构管片环...参考文献和引证文献
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