基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面支护力上限研究.docx

基于Hoek-Brown破坏准则的盾构隧道开挖面支护力上限研究
摘要
盾构隧道开挖面的支护是保证隧道开挖安全和正常进行的关键之一，而在盾构隧道开挖中，支护力的大小直接影响到隧道的稳固程度，因此研究盾构隧道开挖面支护力上限具有重要意义。本文通过对Hoek-Brown破坏准则的研究，分析了其对盾构隧道开挖面支护力上限的影响，并提出了相应的安全措施，以确保盾构隧道开挖的安全和顺利进行。
关键词：盾构隧道，支护力，Hoek-Brown破坏准则，安全措施。
1.引言
隧道工程在城市建设中发挥着重要的作用，其建设既能优化城市交通和物流环境，又能充分发挥城市的经济和社会效益。而盾构隧道作为一种先进的隧道施工技术，其推动了隧道建设的快速发展。
盾构隧道开挖面的支护是保证隧道开挖安全和正常进行的关键之一，其大小直接影响到隧道的稳固程度。因此，研究盾构隧道开挖面支护力上限具有重要意义。本文将通过对Hoek-Brown破坏准则的分析和研究，探讨其对盾构隧道开挖面支护力上限的影响，并提出相应的安全措施，以确保盾构隧道开挖的安全和顺利进行。
2.盾构隧道开挖面支护力的上限分析
2.1Hoek-Brown破坏准则的概述
Hoek-Brown破坏准则是盾构隧道开挖中常用的破坏准则之一，它是一种最能描述岩石力学特性的破坏准则之一。该准则认为，岩石的破坏是由岩石的强度和岩石裂隙之间的相互作用所决定的。
考虑到岩石力学特性的不确定性，Hoek-Brown破坏准则利用荷载因素和变形因素来描述岩石的破坏特性，即
σ1/σ3=(s+mi)/2+(s-mi)/2(1+(s-mi)/a)^n
其中，σ1/σ3为主应力比，s为岩石的强度属性，mi为岩石的变形特性，a为岩石的尺寸因子，n为岩石的强度指数。
2.2盾构隧道开挖面支护力的上限计算方法
在盾构隧道的开挖过程中，岩体的稳定性受到多种因素的影响，如地层的性质、地形的起伏、地震和风化等等。因此，在进行盾构隧道开挖面支护力的上限计算时，还需考虑到这些因素的影响。
同Hoek-Brown破坏准则的基本公式相比，盾构隧道开挖面支护力的上限计算公式相对复杂。一般来说，支护力的上限应根据岩体的强度和岩体裂隙能力来确定，具体方法如下：
a.根据现场勘探资料，确定盾构隧道开挖面的岩体强度和变形指数；
b.计算主应力比和剪切应力的大小，确定岩体的稳定性；
c.根据岩体的尺寸因子和各项条件，计算出支护力的大小。
3.盾构隧道开挖面支护力的安全措施
在盾构隧道开挖面支护力的计算中，安全措施同样具有重要的作用。以下是一些常用的安全措施：
a.监控岩体的变形情况，并及时采取措施防止岩石裂隙加剧；
b.应采用双曲线管片等强度较大的管片，可以提高管片和路基的稳定性；
c.采用地面加固技术，增加地面的承载能力，减轻盾构隧道开挖面的支护力。
4.结论
本文通过对Hoek-Brown破坏准则的分析和研究，阐述了其对盾构隧道开挖面支护力上限的影响，提出了相应的安全措施，以确保盾构隧道开挖的安全和顺利进行。通过本文的研究，有助于提高盾构隧道开挖面支护力的分析和研究水平，为盾构隧道施工提供参考依据。