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基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型
基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型
摘要：
随着城市化进程的不断加快，地下空间的建设需求逐渐增加，盾构隧道作为一种常用的地下工程施工方法，承担着大量的地下交通和供水等基础设施建设任务。然而，在盾构隧道施工过程中，地层的实际破坏模式对隧道的稳定性产生了较大的影响。因此，研究基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型具有重要意义。
本文首先分析了盾构隧道施工中的主要风险因素，包括土体断裂、土体塌陷以及地下水位的变化等。然后，针对不同的风险因素，分别建立了相应的数学模型。对于土体断裂，采用离散元方法进行模拟，考虑了土体的颗粒间相互作用力，以及土体的强度和含水量等因素。对于土体塌陷，采用有限元方法进行模拟，考虑了开挖面的位移和支护结构的受力情况等因素。对于地下水位的变化，采用水力学模型进行模拟，考虑了渗流的速率和渗透系数等因素。
接下来，本文通过实例分析，验证了所建立的模型的有效性和准确性。通过对实例中盾构隧道施工过程中不同因素的影响进行模拟和分析，发现土体断裂对隧道稳定性的影响较大，而土体塌陷和地下水位的变化对隧道稳定性的影响相对较小。因此，在盾构隧道施工过程中，应更加关注土体断裂的风险，合理设计支护结构，以保证隧道的稳定性。
最后，本文总结了基于开挖面实际破坏模式的盾构隧道稳定性分析模型的优点和不足之处。优点在于能够从实际破坏模式的角度来研究隧道的稳定性，从而能够更加准确地评估施工风险，并制定相应的防范措施。不足之处在于建立模型需要消耗大量的时间和资源，并且对参数的确定和精度要求较高。
关键词：盾构隧道；稳定性；破坏模式；模型建立
Abstract:
Withtheacceleratingurbanizationprocess,thedemandforundergroundspaceconstructionisincreasing.Asacommonmethodofundergroundengineeringconstruction,shieldtunnelingisresponsibleforalargenumberofinfrastructureconstructiontasks,suchasundergroundtransportationandwatersupply.However,theactualfailuremodeofthegeologyhasasignificantimpactonthestabilityofshieldtunnelsduringconstruction.Therefore,studyingthestabilityanalysismodelofshieldtunnelsbasedontheactualfailuremodeoftheexcavationfaceisofgreatsignificance.
Thispaperfirstanalyzesthemainriskfactorsinshieldtunnelconstruction,includingsoilfracture,soilcollapse,andchangesingroundwaterlevel.Then,correspondingmathematicalmodelsareestablishedfordifferentriskfactors.Forsoilfracture,thediscreteelementmethodisusedforsimulation,consideringtheinter-particleinteractionforceofthesoil,aswellasfactorssuchassoilstrengthandmoisturecontent.Forsoilcollapse,thefiniteelementmethodisusedforsimulation,consideringthedisplacementoftheexcavationfaceandthestressofthesupportstructure.Forchangesingroundwaterlevel,ahydraulicmodelisusedforsimulation,consideringfactorssuchasseepagerateandpermeabilitycoefficient.
Next,thispaperverifiestheeffectivenessandaccuracyoftheestablishedmodelsthroughcaseanalysis.Bysimulatingandanalyzingtheimpactofdifferentfactorsdur