土压平衡盾构刀盘扭矩计算方法与多因素量化分析

刀盘扭矩是设计刀盘驱动的关键参数,是设计经济型盾构、决定盾构是否高效率掘进必不可少的参数之一。以土压平衡盾构为背景,在充分理解刀盘与土体相互作用的基础上,分析影响刀盘扭矩的7个因素,并基于现场测试和理论分析分别推导出各因素的计算模型。同时,以土耳其伊兹密尔地铁和伦敦机场隧道为例,通过与实际测得的刀盘扭矩对比分析,验证理论模型的准确性,所构建的计算模型可适用于黏性土和非黏性土地层中。对各影响因素进行量化分析,分析表明刀盘各面与地层的摩擦阻力扭矩约占总扭矩的80%,其中刀盘与土体的摩擦角、刀盘直径、土体的黏着力以及土仓内的土压支撑强度都是影响刀盘扭矩大小的重要参数。

关于朗肯土压力理论拓展的猜想

土压力计算时常使用库伦理论及朗肯理论,库伦理论计算被动土压力是,土楔体极限平衡状态所需的墙位移很大,是一般工程不容许的,朗肯理论有诸多假设,影响其使用的广泛性。本文以朗肯理论为基础,加以拓展,推导出墙背有摩擦力时的情景,并与库伦理论的公式加以比较,由此判断公式的合理性。

关于土压力问题的几点思考

本文分析和探讨了挡土墙计算中经典土压力理论存在的问题。

探析桩垫复合地基中砂垫层的扩散作用

桩垫复合地基中砂垫层的扩散作用是明显存在的。依据砂垫层的变形关系和隔离体上的静力平衡条件,可解析得到砂垫层的扩散作用,并推导出桩垫复合地基承台上荷载的计算公式。将计算结果与现场试验成果进行对比,可验证计算公式的合理性与准确程度。该文提出了砂垫层的内摩擦角、墙背摩擦角及扩散角的建议值,为桩垫复合地基承载性能的研究提供了有益的参考。

土体侧土压力系数计算分析

在土体二向应力状态分析的基础上,对侧土压力系数进行了推导,分析了侧土压力系数在不同墙背摩擦角和破裂面下的特点,并与经典土压力理论进行了比较。计算结果表明,取库伦搜索真实破裂面的平面假定时,侧土压力系数为常数,分析结果与库伦理论基本一致;曲面破裂面假定时呈先增大后减小的变化特点,且当墙背摩擦角逐渐增大时,在主动破坏特性区域侧土压力系数逐渐减小,被动破坏特性区域逐渐增大,侧土压力系数因破裂面倾角的变化特点是土压力非线性分布的原因。