土岩复合地层盾构地中对接法刀盘拆卸不完全拱压力计算

采用“相向掘进、地中对接、弃壳解体”的盾构地中对接法时,确保刀盘拆机后临空面稳定性是安全对接的关键。依托青岛盾构对接工程,通过COMSOL Multiphysics建立数值模型,基于主应力矢量流线偏转和各向应力变化确定盾构地中对接段压力拱主拱圈范围,并通过考虑大主应力不完全偏转和内摩擦角不完全调用推导上覆围岩压力计算公式。结果表明:盾构对接段沿隧道轴向的大主应力未见矢量流线成拱,沿隧道径向的成拱效应更为显著。由于拱顶存在松动区域,内边界并未与隧道上边沿重合,而是向上发展至拱顶一定高度,压力拱两侧边界倾斜向上,主拱圈整体呈现为盆状。对比不完全拱的大主应力实际偏转情况发现圆弧、线性、抛物线形拱迹线均高估了大主应力偏转角度,导致侧压力系数偏大,计算上覆围岩压力时偏于不安全,调用内摩擦角则随着距拱顶距离的减小而增大,通过数值模型计算和理论分析得出在压力拱作用下临空面荷载下降为初始围压的1/3。