DOI:10.11858/gywlxb.20220621复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力宁茂权1,2，唐再兴2，刘顺水2，麻建飞3，崔光耀4（1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430064；2.海峡（福建）交通工程设计有限公司，福建福州350004；3.北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044；4.北方工业大学土木工程学院，北京100144）摘要：为了保证超大矩形盾构隧道开挖面的稳定性，依托某超大矩形盾构隧道工程，采用理论分析、数值模拟和现场监测方法对复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力进行了研究，提出了复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面临界破坏模式，并基于极限平衡理论推导了极限支护力计算方法。数值模拟和现场监测结果表明：提出的极限支护力计算方法与数值模拟和现场监测的误差分别在10.40%～18.30%和11.19%～16.85%区间，说明极限支护力公式安全可靠，可应用至实际工程中。研究结果可为类似工程开挖面稳定性控制提供参考。关键词：矩形盾构隧道；复合地层；极限支护力；极限平衡法；近接施工中图分类号：O342;U25文献标识码：A随着我国城市地下空间的不断开发，地下工程面临的工程条件更加苛刻，城市隧道也朝着大断面、长距离、异型化方向发展[1]。机械法施工隧道开挖面的稳定极大地影响着自身及其周边环境的稳定，如何在复杂地质条件下保证开挖面稳定是目前亟待解决的问题之一[2–3]。目前，人们针对隧道开挖面极限支护力开展了大量研究，例如：安永林等[4]借助有限元和强度折减法对上软下硬地层开挖面的稳定性和塌方形态进行了研究；王林等[5]研究了考虑局部失稳条件时盾构掌子面挤出破坏的极限支护力；傅鹤林等[6]借助极限平衡法和筒仓理论推导了砂土条件下下穿既有隧道盾构推力计算公式；杨子汉等[7]将Hoek-Beown引入开挖面多块体滑移模式，并借助极限分析原理提出了考虑饱和度的掌子面破坏范围估算方法；Wong等[8]借助离心机试验和数值仿真对砂土中盾构隧道开挖面的被动破坏进行了研究；陈峥等[9]建立了考虑超前支护的开挖面破坏模型，并借助极限分析上限法推导了隧道稳定的目标函数；邱龑等[10]研究了圆形盾构穿越分层地层时的开挖面失稳破坏三维模型，推导了分层地层中的极限支护力计算方法；刘克奇等[11]基于滑移线理论建立了盾构掌子面三维破裂模型，并依据大主应力理论计算了掌子面极限支护力；崔蓬勃等[12]提出了考虑土拱发挥过程的非饱和砂土圆形盾构隧道极限支护力计算方法；代仲海等[13]推导了...
