盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究
水底泥水盾构开挖面稳定机理分析研究
水 底 泥 水 盾构 开 挖 面 稳 定 机理 分 析 研 究
魏 正标
摘
蔡 业 华
要 ： 结 了 开挖 面稳 定 性 的各 种 分 析 方 法 ， 高水 压 小覆 土 泥 水 盾 构 开 挖 面稳 定 机 理 进 行 了研 究 ， 析 了泥 水 平 衡 总 对 分
机理 ， 出了泥 水压 力设 定的方 法和适 用条件 ， 提 分析结果 为完善 盾构 隧道 开挖 面稳定理论及指 导现 场 实践提 供 了有益 的
方 向。
关键词 ： 水盾构 ， 泥 开挖 面 ， 定 机 理 ， 水 平 衡 ， 水 压 力 稳 泥 泥
中 图 分 类 号 ：４ ５ ５ Ｕ ４ ．４ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
泥水盾构是现代 盾构法 中的重 要分支 ， 在世 界范 围 内得到 了
道 几 乎 都 采 用 了泥 水 盾 构 工 法 … 。
为标定参数 ， 采用 ３ ． ‰ 为模 型参 数 ， 用 ２ ． ｏ ５ ０； 采 ８ ６； 为模 型参 养护计划 时 ， 应综 合路 面破 损 、 面行驶 质 量和路 面 车辙 的具 体 路
情况 ， 制定专项治理对 策 。
根据 Ｊ Ｇ Ｈ１ —０９公 路养护技术规范 的规定 ， Ｔ ０２ ０ 高速公路抗滑 罩面层等措施提 高路表面 的抗滑 能力 。故 Ｓ ／指标 以 ８ Ｒ ０为控 制
Ｓ ： １０ Ｒ／ ０
￣ ０ｅ ｔ ‘
ＳＲ／ ｍｎ ｉ
＋Ｓ ｍ ＋Ｓ Ｉｉ Ｒ ：
（） ２
在养 护中 ， 针对路 面抗 滑 性能 的养 护应 注意 如下 问题 ： ） １ 针
对恢复路 面抗 滑 性能 的养 护工 作 应及 时 、 速 ， 遵 循 “ 事 特 迅 应 特 办” 的原则 ， 一旦 发现 ， 即处 理 ， 立 确保行 车的安全 ； ） ２ 在制定 路面
泥岩地质中泥水平衡盾构施工技术
泥岩地质中泥水平衡盾构施工技术摘要：文中以佛山地铁三号线镇安站～桂城站区间施工为例，在泥岩地层中采用泥水平衡盾构进行隧道施工，易遇到泥水滞排、掘进缓慢的问题，给区间施工带来极大困难和风险。
通过优化泥水盾构机刀盘配置，改造采石箱、泥浆管路，掘进过程中加强对泥浆指标参数的控制，并在有必要时开仓作业清理土仓，最终顺利穿越影响较大的泥岩复杂地层。
关键词：盾构泥水平衡泥岩泥浆指标开仓1工程概况佛山市城市轨道交通三号线镇安站～桂城站盾构从桂城站出发，沿南海大道由北向南延伸，依次下穿过街通道、下穿华阳桥A/C梯道、丰收水闸、东三电排站、华阳桥1号桥、侧穿华阳桥9号桥桩，到达镇安站。
本区间采用泥水盾构施工，区间左、右线均从桂城站南端头始发，在镇安站北端头接收。
镇安站～桂城站区间为地下6m直径双线盾构区间。
盾构段右线里程为YDK51+570.050～YDK52+879.427，长链2.696m，右线总长度为1312.073m；盾构段左线里程为ZDK51+571.058～ZDK52+879.427,长链0.165m，左线总长度为1308.535m。
区间右线最大坡度为-28.228‰，最小坡度为-2‰，左线最大坡度为-28.414‰，最小坡度为-2‰，隧洞顶板埋深8.60m～20.45m。
2施工难点及风险分析本区间沿城市主干道敷设，区间地面环境复杂，地下管线密集，同时盾构机需穿越多种建（构）筑物及河流，区间2/3地层为泥水盾构掘进困难的泥岩地层，泥岩的岩性使得盾构施工时时常泥水滞排、掘进缓慢，给本区间上软下硬的复合地层掘进带来极大施工困难和风险。
2.1建构物及管线引起的施工难点和风险镇桂盾构区间在南海大道正下方，南海大道车流量大，管线多，主要有电信光纤、雨水管线、给水管线、污水管线、电力管线。
管线分布主要是沿南海大道平行于隧道线路方向。
管线分布错综复杂，且比较集中。
掘进施工时应做好预防沉降的控制，以确保施工的顺利进行及管线的正常运行。
强度折减法在盾构隧道开挖面稳定分析中的应用
关键词 ：强度折减法 ；开挖叫稳定 ；安伞系数 ；盾构 隧道
中 图分 类号 ：Ｕ ５ ４５ 文献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ９— １７ ２ １） １ ０４０ ４ ３２ ３ （０ ０ ０ — １—７ ０
Ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｅ ｔ Ｒｅ ｃ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｈｏ ｏ Ｓ ａ ｉｉｙＡｎａ ｙ ｉ ｐｌｃ ｔｏ ｆＳ ｒ ｎｇ ｈ ｄｕ ｔｏ ｔ ｄ ｔ ｔ ｂ ｌｔ ｌ ｓｓ
ａｓ ｅ ｎ ａ ａ ｙ ｅ ． ｈ ｎ ｌ ｓｓＳ Ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｍａｅ ｉｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｏ ｌ ｎ ｏ ｋ ｓ ｃ ｓｅ ａ ｔ ｄ ｌ ｓ ｔ ｅ Ｐ ｉｓ ｎ Ｓ ｌｏ ｂ ｅ ｎ ｌ ｚ ｄ Ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ Ｈ ＷＳｔ ａ ｔ ｒ ａ ａ ｔｒ ｆ ｉ ａ ｄ ｒ ｃ ｕ ｈ ａ ｌｓｉ ｍｏ ｕ ｕ ， ｏ ｓ ｏ ’ ｈ ａ ｓ ｃ ｈ
第４ ３卷 第 １ 期 ２１ ０ ０年 １ 月
天
津
大
学
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Ｖｂ１ Ｎ Ｏ １ ． ４３ ． Ｊ ｎ． ａ ｓ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｊ Ｕｎｖ ｒｉ Ｔ ｎ ｔ
强度 折 减 法在 盾构 隧道 开挖 面 稳 定 分 析 中 的应 用
ｒ ｔ ａ ｅ ｌ ｔ ｆｅ ｔ ｉ ｔ ｅ ｓ ｆ ｔ ａ ｔ ｒ ｅ ｅｆ ｉｔ ｎ ａ ｇ ｅ ｆ ｏ ｌｃ ｈ ｓｖ ｏ ｃ ｓ ｓ ｐ ｏ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓｏ ｎ ｅ ａ ｅ ｎ ａｉ ｈ ｖ ｔｌ ｅ ｆ ｃ ｌ ｈ ａ ｅｙ ｆ ｃ ｏ ｔ ｈ ｒｃｉ ｎ ｌ ｓ ｉ， ｏ ｅ ｉ ｅ ｆ ｒ ｅ ，ｕ ｐ ￣ ｒ ｓｕ ｅ ｆ ｕ ｎ ｌ ｃ ｓａ ｄ ｏ ｉ ｅ Ｏ ｙ ｔ ｏ ｏ ｓ ｔ ｆ
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨
隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨篇一隧道盾构施工技术发展趋势和应用探讨摘要：隧道盾构施工技术是一种现代化的地下工程技术，具有高效、安全、环保等优点，被广泛应用于城市轨道交通、铁路、公路等领域。
本文首先介绍了隧道盾构施工技术的概念和优点，然后分析了其发展趋势，最后探讨了其应用现状和未来发展前景。
一、隧道盾构施工技术概述隧道盾构施工技术是一种集机械、材料、地质等多种学科于一体的综合性工程技术。
它利用盾构机械在地下推进，通过盾构外壳的支撑作用和刀盘的切削作用，开挖和拼装隧道。
隧道盾构施工技术具有以下优点：高效：盾构机械的推进速度较快，可以实现快速施工，缩短工期。
安全：盾构机械具有较高的稳定性和可靠性，可以减少施工风险。
环保：隧道盾构施工技术在施工过程中对周围环境的影响较小，具有较好的环保性能。
二、隧道盾构施工技术发展趋势随着科技的不断进步和工程实践的不断发展，隧道盾构施工技术也在不断发展和完善。
其发展趋势主要包括以下几个方面：大直径盾构的应用：随着城市轨道交通和大型管道等工程的需要，大直径盾构的应用越来越广泛。
大直径盾构可以满足更大断面、更高使用要求的隧道施工需求。
复杂地质条件下的盾构施工：在复杂地质条件下，如软土、砂卵石、岩溶等地质条件下，盾构施工的技术要求越来越高。
针对不同地质条件，研发和应用相应的盾构技术和设备是未来的发展趋势。
智能化盾构施工：随着人工智能技术的发展，智能化盾构施工将成为未来的发展趋势。
通过引入传感器、监控系统等技术，实现对盾构施工的实时监控和智能控制，提高施工效率和安全性。
绿色施工：隧道盾构施工技术在绿色施工方面具有较大的潜力。
通过优化施工方案、采用环保材料和技术等手段，降低施工对环境的影响，实现节能减排和可持续发展。
三、隧道盾构施工技术的应用探讨隧道盾构施工技术在城市轨道交通、铁路、公路等领域得到了广泛应用。
在城市轨道交通方面，由于城市环境复杂，盾构施工具有较好的适应性。
在铁路方面，盾构施工可以满足长距离、大断面的隧道施工需求。
基于强度折减法隧道开挖面的稳定性评价
下 的部分 。 由此建 立 的 隧道 开挖 面稳定 性分 析 的一般
收 稿 Ｅ 期 ：０ １ Ｏ － ２ 修 回 日期 ： ０ １ ０ —０ ｔ ２ １ 一１ １ ； ２ １ —６ １
力学 模 型 ， 图 １所示 。 如
国 科 学 技 术 出 版社 ，０ ６ ２０ ．
化 ［ ］ 铁 道 建 筑 ，０ ６ ５ ：０ ７ ． Ｊ． ２ ０ （ ）７ —３
２ ０ ５）：２ ５ ． ０ ９（ ５ — ５
［］ 建刚 ， ５张 何川 ， 明 清 ． 型 管 片 衬 砌 结 构 受 千 斤 顶 作 用 的 肖 大 裂 缝 分 析 ［ ］ 铁 道 建 筑 ，０ ８ ４ ：８３ ． Ｊ． ２ ０ （ ）２ —１ ［ ］ 延 伟 ， 栋 操 ， 枯 ． 构 下 穿 铁 路 地 基 加 固施 工 参 数 优 ６臧 张 罗 盾
隧道 开挖 面稳 定是 隧道 施工 中的重要 问题 。 目前
压力 计算 方 法 。 本 文结 合 强 度 折 减 技 术 与 塑 性 极 限 分 析 上 限定 理 ， 强 度折 减 系数 作 为评 价 隧道 开 挖 面 稳 定 性 的定 将 量指 标 ， 得到 了隧道开 挖 面极 限支护 应 力 的上限解 ， 并 求解 开挖 面稳 定 系数及 相 应 的潜在 破坏 模式 。
铁
道
建Leabharlann 筑 ４７ ２１ ０ １年 第 ９期
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ｉｗａ ｇ ｎ ｅ ｉ
文 章 编 号 ：０ ３１９ （ ０ ） ９ ０ ４ —３ １０ ．９ ５ ２ １ ０ —０ ７ ０ １
基 于 强 度 折 减 法 隧 道 开 挖 面 的 稳 定 性 评 价
考虑孔隙水压力变化的盾构开挖面稳定性研究
铁道 勘测 与设 计
虱 １ 子 隙７压 力计布置 图 Ｌ ：
ｊ 琶勘测与设计 ｌ 厶
—
孔 隙水 压 力 Ｋ ｌ Ｋ ３最 终监 测 结果如 Ｙ２ 及 Ｙ２
面 稳 定性研 究得 到盾 构埋深 、 径和 支护 压 力的关 直 系 。Ｂ ｏ ｒ ２ ０ ） 次监 测 了 Ｈｅ ｅ ｏ ｒ 道盾 ｒｅｅ（０ ３ 首 ｉ ｎ ｏｄ隧 ｎ
— —— — … — — 一 。＿ 一 一 一 ’
≯ 水德｝ 过程 中孔压 变化 ， 发现 了盾 构掘 进 时孔压 并 增 加停 机 时孔 压 下 降的锯 齿形 变 化规 律 。
的增 加会 引起 开挖 面前 方土体有 效应 力降低从 而影 响开挖 面土体稳 定性 。 过对 某地铁 区间盾构掘 进过程 通
中的孔隙水压力变化进行现场监测， 总结了盾构掘进时周围土体孔 隙水压力变化规律， 并采用条分法对考虑 孔 隙水压力变化的开挖面支护力计算公式进行 了推导。通过研究发现， 在盾构掘进过程 中开挖面支护力随 着周围土体孔压的增加而增加， 为盾构掘进过程 中考虑孔隙水压力变化的开面支护压 力设置提供 了参考。
【 关键 词 】 盾 构 开挖 面稳 定 孔压 支护压 力
的开 挖面 支护 压力 以保 证 开挖面 稳定 性 。
１引 言 ２孔隙水压力监测
随着城 市 不断 发展 ， 地下 工程 （ 水底 隧 道 ， 铁 地
等 ）的建 设得 到 了越来 越 多 的重视 ， 土压 平 衡盾 构
因其 占地少 、 染 小 、 济性 等 原 因被广 泛应 用 于 污 经 隧 道和 地铁 工程 中， 而土 压平 衡盾 构施 工过 程 中又 存 在着 盾构 施 工 时工 作面 的稳 定性 问题 。
《岩土工程随机场实现及盾构开挖面稳定性分析》范文
《岩土工程随机场实现及盾构开挖面稳定性分析》篇一一、引言在岩土工程中，盾构法因其施工速度快、环境影响小等优点，广泛应用于地铁、隧道等地下工程。
然而，盾构施工过程面临着复杂多变的岩土环境，特别是开挖面的稳定性问题更是重中之重。
因此，本篇论文将着重探讨岩土工程随机场的实现技术以及盾构开挖面的稳定性分析。
二、岩土工程随机场的实现1. 岩土工程随机场的定义岩土工程随机场是指通过计算机技术，对岩土工程中的空间变化进行模拟，从而实现对岩土参数的随机性、空间变异性的描述。
2. 随机场实现的技术方法（1）地质统计方法：通过收集地质勘查资料，建立岩土参数的统计模型，实现对岩土空间变化特性的描述。
（2）数值模拟方法：采用有限元、有限差分等数值分析方法，模拟岩土的力学行为和空间变化特性。
（3）基于大数据的方法：通过分析大量的工程实例和地质资料，构建随机场的数学模型，提高随机场的精度和可靠性。
三、盾构开挖面稳定性分析1. 开挖面稳定性的影响因素盾构开挖面的稳定性受多种因素影响，包括地质条件、施工工艺、支护方式等。
其中，地质条件是影响开挖面稳定性的主要因素。
2. 稳定性分析的方法（1）理论分析法：通过建立力学模型，对盾构开挖面的稳定性进行理论分析。
（2）数值模拟法：采用有限元、有限差分等数值分析方法，模拟盾构开挖过程，分析开挖面的稳定性。
（3）现场监测法：通过在施工现场设置监测点，实时监测盾构开挖面的变形情况，从而判断其稳定性。
四、盾构开挖面稳定性分析的实例研究以某地铁隧道工程为例，采用岩土工程随机场技术对地质条件进行模拟，结合理论分析和数值模拟方法，对盾构开挖面的稳定性进行分析。
结果表明，在特定地质条件下，盾构开挖面的稳定性受到多种因素的影响，需采取合理的支护方式和施工工艺，确保工程安全。
五、结论与展望本文通过对岩土工程随机场的实现及盾构开挖面稳定性分析的探讨，得出以下结论：1. 岩土工程随机场的实现技术为盾构施工提供了有力的技术支持，有助于更准确地描述岩土的空间变化特性。
盾构隧道开挖面的稳定性分析
盾构隧道开挖面的稳定性分析一、本文概述盾构隧道作为一种重要的地下工程施工方法，因其具有施工速度快、对周围环境扰动小等优点，在现代城市建设中得到了广泛应用。
盾构隧道开挖面的稳定性问题一直是工程界关注的重点。
开挖面的稳定性不仅关系到盾构机的正常推进，还直接影响到工程安全及周边环境的安全。
对盾构隧道开挖面的稳定性进行深入的分析和研究具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在全面分析盾构隧道开挖面的稳定性问题，通过理论探讨、数值模拟和工程实例分析等多种手段，揭示开挖面失稳的机理和影响因素。
文章将介绍盾构隧道开挖面的基本特征和稳定性问题的定义；将详细阐述开挖面失稳的主要类型和表现形式；接着，通过理论分析和数值模拟，探讨开挖面稳定性的影响因素和失稳机理；结合工程实例，分析开挖面稳定性控制措施的实际效果，为类似工程提供借鉴和参考。
通过本文的研究，旨在为盾构隧道开挖面的稳定性分析和控制提供理论支持和实践指导，推动盾构隧道技术的进一步发展和应用。
二、盾构隧道开挖面稳定性理论基础盾构隧道开挖面的稳定性分析是一个涉及土力学、岩石力学、工程力学等多学科领域的复杂问题。
为了深入理解这一问题，首先需要明确开挖面稳定性所涉及的基本理论框架。
在土力学中，盾构隧道开挖面的稳定性主要取决于开挖面土体的抗剪强度。
土体的抗剪强度由土的内聚力（c）和内摩擦角（φ）决定。
当开挖面上的应力超过土体的抗剪强度时，就会发生破坏，导致开挖面失稳。
保证开挖面的稳定性需要控制开挖面上的应力不超过土体的抗剪强度。
另一方面，盾构隧道开挖面的稳定性还受到盾构机掘进参数、盾构机姿态、注浆压力等因素的影响。
掘进参数如推进速度、刀盘转速等直接影响开挖面的暴露时间和暴露面积，进而影响开挖面的稳定性。
盾构机姿态的微小变化可能导致开挖面局部应力集中，从而引发失稳。
注浆压力则通过改变开挖面周围土体的应力状态来影响稳定性。
在岩石力学中，盾构隧道开挖面的稳定性分析需要考虑岩体的节理、裂隙等结构面特征。
盾构隧道施工技术与应用研究
盾构隧道施工技术与应用研究盾构隧道是一种现代化的隧道施工方法，它以隧道掘进机为工具，在地下开挖隧道，并同步进行初支护和衬砌的施工工序。
盾构隧道施工技术的研究与应用旨在提高隧道施工的效率、质量和安全。
首先，盾构隧道施工技术的研究与应用需要对地质和水文条件进行全面的调查和分析。
通过对施工区域的地质勘探，可以提前预知隧道施工中可能会遇到的地质问题，如岩性变化、地层裂隙等。
同时，对水文条件的分析也非常重要，以便确定合适的排水措施，确保施工过程中的安全。
其次，盾构隧道施工技术的研究与应用需要建立完善的隧道掘进机设计和选择体系。
隧道掘进机是盾构隧道施工的核心设备，其设计和选择直接影响到施工效率和质量。
研究人员需要从机械、控制系统、液压系统等多个方面进行技术创新和优化，以满足不同地质条件下的施工需求。
第三，盾构隧道施工技术的研究与应用需要对初支护和衬砌工艺进行改进。
初支护是为了确保隧道的稳定性和安全，而衬砌则是为了保护隧道的结构和提供可靠的使用性能。
研究人员需要通过改进初支护和衬砌材料的性能，提高施工工艺和质量控制手段，以提高施工效率和降低施工风险。
第四，盾构隧道施工技术的研究与应用需要探索环保施工方法。
隧道施工过程中会产生大量的废弃物，如土方、泥浆等。
研究人员需要寻找环保的废弃物处理方法，减少对环境的影响。
同时，还需要研究和应用辅助工具，如空气净化设备和噪音控制措施，以改善施工现场的环境质量。
最后，盾构隧道施工技术的研究与应用还需要关注施工中的安全性。
隧道施工是一项高风险的工程活动，需要制定详细的施工安全计划，包括培训工人的安全意识，提供必要的个人防护装备，并采取相应的灭火、通风和救援措施，确保施工过程中的人身安全和财产安全。
综上所述，盾构隧道施工技术的研究与应用涉及诸多方面，包括地质调查分析、隧道掘进机设计与选择、初支护和衬砌工艺改进、环保施工方法以及施工安全等。
通过不断研究和开发新的技术，可以提高盾构隧道施工的效率和质量，为社会提供更好的交通基础设施。
盾构隧道开挖对周围土壤及建筑物的影响分析与预测
盾构隧道开挖对周围土壤及建筑物的影响分析与预测随着城市化进程的推进，盾构隧道的建设越来越常见。
然而，盾构隧道的开挖对周围土壤及建筑物可能造成一定程度的影响。
因此，本文将对盾构隧道开挖对周围土壤及建筑物的影响进行分析与预测。
首先，盾构隧道开挖会对周围土壤造成一定影响。
在隧道开挖过程中，盾构机会对土壤施加巨大的挤压力，可能导致土壤变形、沉降以及应力的重新分布。
土壤的变形与沉降可能会引起地面的下沉或倾斜，进而对周围的建筑物造成损坏。
因此，在盾构隧道开挖前，需要对周围土壤进行详细的勘探和分析，以评估土壤的承载能力和变形特性，并制定相应的土方开挖方案和支护措施，以减小对土壤的影响。
其次，盾构隧道开挖对周围建筑物也可能产生一定的影响。
在隧道开挖过程中，地下水位的变化、土壤的沉降以及土壤的变形都可能对邻近建筑物的稳定性产生不利影响。
特别是对于靠近隧道开挖区域的建筑物，其地基稳定性可能会受到较大的挑战。
因此，需要在隧道开挖前进行详细的结构勘测和评估，以了解建筑物的结构特点和地基条件，并制定相应的支护措施，以保证周围建筑物的安全。
此外，盾构隧道开挖过程中产生的挖掘泥浆也可能对周围环境产生一定的影响。
挖掘泥浆中的悬浮物质和重金属等有害物质可能会污染地下水资源，对周围的生态环境造成破坏。
因此，在隧道施工中需要建立相应的泥浆处理系统和水质监测机制，以减小对环境的不良影响。
为了预测盾构隧道开挖对周围土壤及建筑物的影响，可以借助数值模拟和监测手段。
数值模拟可以采用有限元法或有限差分法等方法，对土壤的变形、沉降和应力分布进行模拟和预测。
通过模拟可以评估不同开挖工况下的影响范围和程度，并优化工程方案。
同时，监测手段可以采用物理监测、遥感监测和地下水位监测等多种方法，及时掌握隧道开挖过程中的变化和影响，以便采取及时有效的措施进行调整和管理。
总之，盾构隧道的开挖对周围土壤及建筑物可能产生一定的影响。
要准确分析和预测这些影响，需要进行详细的土壤勘探、结构评估和水质监测，并借助数值模拟和监测手段进行预测和控制。
探讨盾构隧道施工技术的理论与实践
探讨盾构隧道施工技术的理论与实践摘要：随着我国大规模地铁建设逐步开展 ,城市地下工程施工技术的研究开发已成为一个重要的课题。
盾构隧道施工法以其具有绿色环保的特点已广泛受到了各方面的注目。
为了使广大的规划、管理、设计、施工人员对盾构隧道技术有较为全面的认识 , 本文意在普及盾构隧道技术并促进其应用和发展。
关键词：盾构隧道盾构机的选型盾构机始发盾构机掘进施工管理1.新建隧道与地下工程开挖方法预测分析盾构法将成为21世纪中国隧道施工的主要方法之一。
中国面对平均每年290公里需要开挖的各类隧道（岩石中、土层中、海底中等），隧道掘进机法（TBM、盾构法和顶管法）、钻爆法、沉管法和浅埋暗挖法等都会在实际工程中使用，但当工期对经济效益和生态环境有重大影响而掘进工作面又受限制的情况下，面对速度、环保、效益等这些问题，盾构将成为人们的首选。
2.盾构机在国内的应用前景领域（1）西部开发将修建大量铁路和公路隧道（2）开发利用城市地下空间将建设的地下隧道工程（3）水利、水电站地下隧道工程（4）长大跨海越江隧道工程（5）南水北调工程将要开挖大量输水隧道3.盾构施工与矿山法施工具有以下优点：1、地面作业少，隐蔽性好，因噪音、振动引起的环境影响小；2、自动化程度高、劳动强度低、施工速度快；3、因隧道衬砌属工厂预制，质量有保证；4、穿越地面建筑群和地下管线密集的区域时，周围可不受施工影响；5、穿越河底或海底时，隧道施工不影响航道，也完全不受气候影响；6、对于地质复杂、含水量大、围岩软弱的地层可确保施工安全；7、在费用和技术难度上不受覆土深度影响4.盾构法施工也存在一些缺点：1、一次性投入大，施工设备费用较高；2、覆土较浅时，地表沉降较难控制；3、用于施作小曲率半径（R＜20D）隧道时掘进较困难。
5.盾构机简介5.1盾构机介绍德国海瑞克公司生产的加泥型土压平衡式盾构机，盾构主体外径6.25~6.28米，长8.5米（含盾尾、中体、前体、刀盘四部分）。
盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新研究
盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新研究随着现代交通的发展，高速铁路作为一种快速、高效、环保的交通方式，在全球范围内得到广泛应用。
而盾构隧道作为高速铁路建设中的关键技术之一，不仅可以提高施工效率，还能保证施工安全和质量。
本文将探讨盾构隧道在高速铁路中的应用及技术创新。
首先，盾构隧道在高速铁路建设中具有重要的应用价值。
盾构隧道是一种快速施工、低扰动、高质量的隧道掘进技术。
相对于传统的开挖法，盾构隧道可以减少对周边环境的影响，减少对地下水位、土质及地表建筑物的破坏。
在高速铁路建设中，特别是通过山区等复杂地质条件时，盾构隧道能够帮助克服困难，实现快速建设和可持续发展。
其次，盾构隧道在高速铁路中的技术创新也是不可忽视的。
近年来，随着科技的进步，盾构隧道技术也在不断创新发展。
例如，采用智能化系统控制盾构机的行进速度、姿态调整等，可以提高施工效率和减少人力成本。
此外，新材料的应用也是盾构隧道技术创新的重要方向之一。
采用新材料可以提高抗压强度和耐磨性，进一步保证盾构隧道的安全稳定性。
再者，盾构隧道技术在高速铁路建设中也面临一些挑战。
首先是地质条件的复杂性。
不同地区的地质条件千差万别，因此需要针对具体地质环境进行技术调整和改进。
其次是项目管理与质量控制。
盾构隧道施工过程中，需要保证施工质量，确保隧道的安全和可靠性。
因此，项目管理和质量控制也是盾构隧道技术创新中需要解决的重要问题。
为了解决这些挑战，我们可以从以下几个方面进行技术创新。
首先是加强地质勘察和分析，利用先进的地质勘察技术和模拟分析方法，提高对地质条件的预测和评估能力。
其次是研发和应用新材料，通过使用高强度、高韧性的新材料，提高盾构隧道的抗压强度和耐磨性。
第三是加强项目管理与质量控制，建立科学合理的管理制度和控制标准，确保盾构隧道建设的质量和安全。
另外，为了推动盾构隧道技术的应用与创新，政府和企业应加大对科技研发的支持力度。
政府可以制定相应的政策和规划，鼓励盾构隧道技术的研究和应用。
浅谈砂卵石地层盾构施工技术
浅谈盾构法隧道施工技术应用措施摘要：本文笔者结合工程实例,介绍其设计和施工要点、土压平衡盾构技术、盾构隧道管片衬砌结构的截面内力计算、盾构刀具与欠压推进处理技术等。
关键词：地铁工程，隧道施工，砂卵石地层，盾构法1引言砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,在无水状态下,颗粒之间点对点传力,地层反应灵敏,刀盘旋转切削时,刀盘与卵石层接触压力不等,导致刀头震动,在顶进力作用下易产生坍塌,引起围岩扰动和地层变形。
当围岩中的砾卵石越多、粒径越大时,扰动就越大;当隧道顶部大块卵石剥落时,极易引起上覆地层的突然沉陷。
2工程概况广州市轨道交通三号线北延段施工区间2标盾构工程位于广州市白云山东侧，线路从春兰花园（南方医院站南端）向南沿广州大道北路行进，区间中部穿越梅宾街私人住宅楼群，到达怡新花园大门（梅花园站北端）；区间起止里程为Y（Z）DK-3-725.600～Y（Z）DK-2-544.300，右线隧道全长1181.3m，隧道埋深约20～26m，最大纵坡6‰。
3砂卵石地层盾构施工难点3.1隧道开挖面稳定性控制问题在砂卵石地层未受扰动情况下,土层颗粒倚靠直角的摩擦咬合作用维持区域土体稳定,盾构在砂卵石地层掘进过程中若开挖面压力不足,或大块卵石并排排出时,或螺旋输送机的排土量大于刀盘切削土量,在刀盘前上方会产生较大的空洞区域,卵石或砾石将相继松动,快速在开挖面上方引起较大的塌落区,继而使得上覆砂性土和粘性土层产生的松动范围加大,在隧道上方土层较薄处将引起较大的地表沉降。
如果上覆土体的抗剪强度较低,还会引起空区上方土体突然冒落,产生砂卵石地层盾构隧道开挖面失稳现象。
3.2盾构机密封舱土压平衡问题盾构机密封舱内建立土压平衡比较困难,甚至实现不了土压平衡的功能,因为,砂卵石地层易坍塌,不易保持开挖面的稳定;大粒径砂卵石不但切削或破碎难,而且切削下来的碴土经螺旋输送机向外排出也十分困难。
砂卵石处于密封舱内,螺旋输送机内以及盾构周围,对盾构机的扰动,振动很大,不利于掘进参数的调整,包括推进千斤顶的压力,螺旋输送机的转速及排土门的开度,盾构机位置及姿态控制等。
项目名称高水压越江海大直径盾构隧道开挖面稳定-河海大学科技处
一、项目名称高水压越江海大直径盾构隧道开挖面稳定控制关键技术二、推荐单位北京交通大学三、项目简介本项目属于地下工程领域。
越江海隧道由于其独特的不受气候影响、通行能力稳定、抵抗战争破坏能力强以及不破坏航运等特点，日益成为城市、地区、甚至国家之间的重要连接手段和交通命脉。
随着国家海洋战略、国家能源新战略、区域经济一体化、国家大通道建设计划的逐步实施，我国采用盾构法修建了多条越江海公路、铁路及轨道交通隧道。
泥水盾构在软弱地层掘进时，为了保证工程安全，最重要的问题就是如何确保盾构开挖面的稳定。
特别是盾构在江海中段掘进时，由于覆土厚度一般较小，水压较大，开挖面稳定难以控制。
泥水压力设定过小则会导致开挖面主动失稳破坏，泥水压力过大又会导致泥水劈裂地层，稍有不慎就会造成塌陷和江水倒灌等重大事故。
项目组针对上述情况，历经多年的科技攻关与工程实践，发明了越江海大直径盾构掘进开挖面泥水劈裂控制技术，建立了越江海大直径盾构开挖面主动失稳基础理论体系，构建了泥水盾构高水压、强透水地层开挖面泥浆成膜的理论体系和关键技术，攻克了高水压越江海大直径盾构隧道设计施工关键技术难题，综合形成了高水压越江海大直径泥水盾构隧道开挖面稳定控制成套关键技术。
项目成果成功应用于南京长江隧道、南京纬三路过江通道、扬州瘦西湖过江隧道等工程，解决了国际上高水压越江海盾构隧道开挖面稳定控制难题，保障了全国范围内越江海盾构隧道工程施工安全。
项目成果获国家发明专利14项，出版专著2部，发表论文44篇，其中SCI/EI 收录25篇，培养博士/硕士研究生30余名，项目完成人多次在世界交通运输大会、中日盾构交流会等国际会议上作项目成果的特邀报告，促进了行业的发展和科技进步。
四、推广应用情况项目成果在南京扬子江隧道、南京长江隧道、扬州瘦西湖隧道、望江路过江盾构隧道工程等越江海盾构隧道工程中成功应用，保障了施工安全，降低了施工成本，目前还在妈湾隧道、苏埃通道等多个跨海隧道中应用。
盾构隧道开挖面稳定渗流场与应力场耦合分析
材料 密度 ／ 弹性模 泊松 比 内摩擦 粘聚力 ／ 层辱 ｆ
人 工 填土 淤 泥 质 土
全 压力 的确 定 也类似 ， 也应 比极 限支护 压 力小 许 多 ， 如
何 合理 选 取其 安全 系数 ， 要考 虑 施工 的许 多 因素 ， 需 但
志或 以塑 性流 或屈服 应力 状态 作为 失稳标 志 『； １ ］
２ 以广 义 塑性 应变 或 者等 效塑 性 应变 发 生整 体性 ） 的贯通破 坏作 为 失稳标 志 ［ ； １ 。 ］ ３ 以开挖 面 中心 点水 平位 移达 到 一 定数 值 时作 为 ）
失稳依 据 ｎ 。
式 中 ：ｘｋ、 别 为 Ｘ Ｙ Ｚ方 向 的渗 透 系 数 ； ｋ， ｋ 分 、、 ｈ
单位 ： ｍ
图 １ 渗 流 分 析 模型
开挖 前 隧道孔 隙压 力为 静水 压 力 ，水压 力场 与深 度成 正 比 。力学边 界条件 为 固 定左右 边 界 以及 沿 隧道 轴 向 的前 后 边界 和底 部边 界 ； 始应 力 为 自重应 力 ， 初 侧 向应 力乘 以相应 的侧 压 力系 数 。管 片材 料 为强 度 等级 Ｃ ０弹性钢 筋混 凝土 ， ５ 厚度 为 Ｏ ３ ， 料 参数见 表 １ ． ５ｍ 材 。
与 开挖 面 变形 以及 应 力 的 关 系， 隙水 压 力 的逐 渐 消散 导 致 土体 中发 生 沉 降 。 孔
通 过 孔 隙水压 力的存 在对 盾 构 隧道 开挖 面 的塑 性状 态 、 力 、 移及 其 大 小的影 应 位
响比较发现： 渗流场与应 力场的耦合对隧道开挖 面稳定产生很不利影响， 是不可
岩 体 渗流 与 应力 弹 塑性 全 耦合 分 析 。 隧道 开挖 面 的研
《岩土工程随机场实现及盾构开挖面稳定性分析》范文
《岩土工程随机场实现及盾构开挖面稳定性分析》篇一一、引言岩土工程是土木工程领域中重要的分支之一，涉及到对地质条件和岩土材料的研究和工程应用。
盾构法是岩土工程中常用的施工方法之一，其优点在于可以高效、安全地完成地下隧道工程。
然而，盾构开挖面的稳定性问题一直是岩土工程领域研究的热点问题。
本文将探讨岩土工程随机场的实现方法，并针对盾构开挖面的稳定性进行分析。
二、岩土工程随机场的实现岩土工程随机场是指在地下空间内，通过数值模拟技术模拟出的与实际地质条件相近的场地。
随机场的构建需要考虑多种因素，如地层分布、土体参数、地下水位等。
本文提出了一种基于地质勘探数据的岩土工程随机场实现方法。
首先，需要对勘探数据进行整理和分析，确定地层的分布情况和土体的基本参数。
其次，采用数值模拟软件建立三维随机场模型，考虑到土体的非线性、弹塑性等特性。
最后，对模型进行验证和修正，确保模型的准确性和可靠性。
三、盾构开挖面稳定性分析盾构开挖面的稳定性是盾构隧道施工中的重要问题。
本文采用数值模拟方法对盾构开挖面的稳定性进行分析。
首先，将随机场模型导入数值模拟软件中，设置合理的边界条件和荷载情况。
其次，模拟盾构机的开挖过程，分析开挖面周围土体的应力、位移等变化情况。
最后，根据模拟结果，评估开挖面的稳定性，并提出相应的加固措施。
四、实例分析以某城市地铁隧道工程为例，采用上述方法对盾构开挖面的稳定性进行分析。
首先，根据地质勘探数据建立岩土工程随机场模型。
其次，采用数值模拟方法模拟盾构机的开挖过程，分析开挖面周围土体的变化情况。
结果表明，在隧道施工过程中，开挖面周围土体的应力、位移等参数发生了明显的变化，但整体上保持稳定。
为了确保施工安全，需要采取相应的加固措施。
五、结论本文提出了一种基于地质勘探数据的岩土工程随机场实现方法，并针对盾构开挖面的稳定性进行了分析。
通过实例分析，证明了该方法的可行性和有效性。
在隧道施工过程中，需要对开挖面周围土体的变化情况进行实时监测和分析，采取相应的加固措施，确保施工安全。
盾构区间隧道长距离下穿河流施工稳定性分析
DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.03.023盾构区间隧道长距离下穿河流施工稳定性分析王有权（中铁三局集团第四工程有限公司，北京102300）摘要：当盾构长距离下穿河流时，施工会引起较大的土体扰动和地表沉降，加大了建设的风险和困难，并对项目自身及沿线结构物的安全性产生了一定影响。
以青岛某地铁线路盾构隧道下穿河流为背景，通过建立盾构下穿河流施工的三维有限元模型，评估下穿河流过程中施工的稳定性，结合盾构下穿河流施工工艺，对土体位移及管片变形规律进行研究。
研究结果表明，在双线隧道开挖过程中，地表竖向位移与水平位移数值均较小，左右两段隧道段的总体上浮，竖向最大位移数值也较小。
地表沉降与管片变形二者均满足施工规范要求。
在施工过程中，要严格控制施工参数，并进行合理加固，保证下穿河流的稳定性，研究结果可为类似下穿河流施工提供参考。
关键词：盾构隧道；稳定性分析；数值计算；地铁中图分类号：U455.43 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）03-0084-04由于地铁线路规划的复杂性，在建设地铁隧道时，必然要穿越结构物或河道。
盾构穿越河道时，因施工等原因易对土壤产生较大扰动，由于上部荷载及土层条件，管片也极易发生变形破坏。
因此，有必要对下穿盾构隧道的地表变形与管片变形进行研究，为准确预报地层和隧道断面的位移提出了相应的防治对策。
在盾构隧道方面已经有部分学者进行了研究。
李自力等（2020）[1]研究了不同注浆压力和注浆量对隧道变形、挡墙变形、内力及地面沉陷的影响；范雨等（2020）[2]利用有限元分析方法，对上软、下硬2种情况下双层盾构法开挖地面变形的变化规律进行了研究；刘先亮（2020）[3]利用Midas有限元分析方法，分别构建了2D和3D模型，研究了覆盖层厚度和施工参数对地面变形的影响；丁智等（2019）[4]以杭州轨道交通二号线为例，研究了软弱地基上的地面沉降变化规律；郝小红和郭佳（2017）[5]发现土体竖向沉降范围和纵向位移变形规律；喻军和龚晓南（2014）[6]结合顶管阻力、机头压力、土体阻力，模拟地表沉降，优化施工参数，降低了对土体的扰动；荆鸿飞（2012）[7]结合贵阳境内的地质、水文条件和跨江条件，对其进行了优选，制定了暗挖法的施工工艺，并对其施工过程中存在的问题进行了分析；宋克志等（2008）[8]通过研究盾构掘进过程中管片失效的原因，结合有限元仿真结果，提出了盾构掘进过程中存在的推力不均匀、注浆压力过大和盾构机偏斜等问题；陈俊生等（2006）[9]采用ADINA有限元分析软件，对盾构隧道在复杂荷载作用下的变形特性进行了研究；姜忻良等（2004）[10]给出了一种用于分析地基下沉的高效计算方法，得到了土的沉降随时间变化曲线。
盾构施工侧穿邻近既有构筑物的稳定性及施工控制
盾构施工侧穿邻近既有构筑物的稳定性及施工控制Summary：对于地铁盾构建设侧穿固有构筑物（综合管沟）常见的风险，选择数值模拟手段对其施工环节展开3D模拟，研究了盾构掘进环节顶部地面沉降的改变分布规律与构筑物的位移改变规律。
然后按照模拟结果选择科学的施工控制方法，比较分析了实施措施后构筑物的位移改变状况。
研究得知，盾构掘进前对构筑物底部土体注浆固定，能够减小盾构施工对构筑物的干扰程度。
Keys：地铁盾构；侧穿；综合管沟；稳定性；控制方法近几年，伴随城市人口的增多和交通状况逐渐堵塞，地铁的修建时各大中型城市基建工程的重点。
因为城市内现有构筑物的集中性，无法规避的会在现有构筑物周围开挖盾构。
新建隧道将转变现有综合管沟的受力状态，进而对其造成许多不良影响。
若在盾构开挖环节对现有管沟的稳固性影响很大，造成其安全和应用功能不能保障，就会引起较大的损失与严重的社会影响。
所以，怎样管理隧道挖掘对现有综合管沟的扰动，是近几年隧道发作业遇到的一个重大问题。
当前，新建隧道对每种现有综合管沟的干扰已经收到国内外专家人士的关注，也有目的性的组织了很多相关探究。
丁智等对隧道建设引发的土体变化对地表建筑结构、现有隧道等周围构筑物的影响和盾构隧道建设和周围构筑物相互作用的研究成果展开了总结。
H.Aakgi等人选择一种全新单元即3D有限元系统与开挖单元模拟了两个平行隧道的相互影响，模拟结果和现场监测结论相吻合。
某地铁盾构区域处在填海淤泥地层底部，盾构隧道开挖会侧穿顶部现有构筑物。
因为土层的软弱性，盾构开挖将损坏土体平衡度，令管沟失稳且损坏。
所以，怎样控制掘进扰动、避免地面下沉太大及保障构筑物安全是施工急需处理的重要问题。
下文以该工程为例，依靠数值模拟系统，创建盾构隧道侧穿构筑物的3D计算模型，研究盾构隧道顶部地面下沉的改变分布规律和盾构掘进时构筑物的位移改变规律，并结合获得的结果采用对应的施工控制手段，尽量降低盾构掘进对现有构筑物的扰动作用。
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2008年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2008收稿日期：2008-07-25作者简介：李志华，男，1976年生，工学博士，主要从事隧道施工力学、可靠度评估方面的教学和研究工作。
E-mail ：lizhhdlut@文章编号：1000－7598－(2008) 增刊－315－05盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究李志华，华 渊，周太全，孙秀丽（江南大学 环境与土木工程学院，无锡 214122）摘 要：目前，盾构隧道开挖面稳定性评价方法均是确定性方法。
为了考虑土体参数的变异性，提出用可靠方法来评价其稳定程度。
采用数值模拟方法，研究了隧道开挖面极限支护压力。
基于BP 神经网络预测大量给定地层参数工况下的开挖面极限支护压力，对其进行统计，得其概率分布特征。
在理论分析的基础上，结合工程实际，探讨了盾构施工土压力的确定原理。
建立了隧道开挖面稳定的极限状态方程，对其进行了可靠度分析。
该研究除能够科学、合理地评价开挖面的稳定程度外，对于盾构施工过程中合理地设定开挖面支护压力也具有一定的参考作用。
关 键 词：盾构隧道；开挖面；稳定性；可靠度 中图分类号：U 451 文献标识码：AResearch on reliability of excavation face stability in shield tunnelingLI Zhi-hua, HUA Yuan, ZHOU Tai-quan, SUN Xiu-li(School of Environmental and Civil Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)Abstract: Research methods for excavation face stability in shield tunneling are deterministic methods at present. In order to account the variability of soil parameters, reliability method to assess tunnel excavation face stability is proposed. Limit support pressure at excavation face of shield tunneling is studied with numerical simulation. Limit support pressures with different soil parameter samples are forecasted by BP neural network. Then the probability distribution of them is gained. Principle of determining the earth pressure during tunnel excavation by use of earth pressure balance shield machine is discussed theoretically and practically. Limit state equation of excavation face stability in shield tunneling is established. Excavation face stability is calculated with reliability method. The work not only can assess excavation face stability rationally, but also is significance to determine the support pressure scientifically.Key words: shield tunnel; excavation face; stability; reliability1 引 言盾构法施工城市地铁具有明显优点，有着广泛的应用前景。
盾构施工引起地表沉降，会导致相邻建筑物、公共设施的破坏，对周围环境造成的这些影响与开挖面的稳定程度密切相关。
施工中开挖面的稳定是通过压力仓中的支护压力得以实现的，开挖面支护压力过大将造成地表隆起破坏，而压力过小则容易导致地表沉陷甚至坍塌。
因此评价开挖面的稳定性是盾构施工中一个非常重要的问题。
目前，开挖面稳定性的研究方法主要有挖面稳定系数法、极限平衡法、试验研究法和有限元强度折减法[1]。
对于黏土盾构隧道，Broms 和Bennermark [2]提出以稳定系数N 的形式来评价开挖面的稳定程度，其中N 通过求解盾构轴心处竖向地应力与盾构支持力之差除以盾构轴心处土体的不排水剪切强度而得。
Romo 和Diaz [3]认为稳定系数并不能反映开挖面的实际稳定性，因此，为稳定系数提出了一个安全系数，定义为土体的剪切强度与最大剪应力之比。
Anagnostou 和Kovári [4]用开挖面上方的棱柱体来近似代替开挖面失稳时的抛物体，通过棱柱体下部楔形体的极限平衡来判断开挖面的稳定程度。
Chambon 和Corté[5]运用离心模型试验，通过逐渐释放模型中隧道内的气体压力来研究开挖面的稳定性及其极限支护压力。
黄正荣等[6]通过有限元强度折减法研究了浅埋砂土中盾构隧道开挖面极限支护压力及其稳定性。
上述诸方法均是一种确定性的评价方法，未能考虑土体参数的变异性。
众所周知，土体参数是具有一定变异性的随机变量，为了科学合理地评价开挖面的稳定性，提出用可靠方法来评价其稳定程度。
为此，采用数值模拟方法，研究了隧道开挖面极限支护压力；基于BP 神经网络预测大量给定地层参数工况下的开挖面极限支护压力，对其进行统计，得其概率分布特征；在理论分析的基础上，结合工程实际，探讨了盾构施工土压力的设定原理，建立了隧道开挖面稳定的极限状态方程，运用具有全局优化能力的遗传算法，对其进行了可靠度分析。
该研究除能够科学合理地评价开挖面的稳定程度外，对于盾构施工过程中合理地设定开挖面支护压力也具有一定的参考作用。
2 开挖面极限支护压力开挖面支护压力大小的控制应保证不至于压力过低而发生开挖面坍塌，同时又不能使压力过大而发生隆起破坏，因此，开挖面支护压力研究侧重于开挖面极限支护压力的确定方面的研究。
土压平衡式盾构隧道施工中，由于支护压力过大造成地表隆起破坏发生的可能性及严重程度不甚明显[7]，故本文开挖面极限支护压力的研究也侧重于最小极限支护压力的确定。
随着计算机技术及有限元仿真技术的发展，数值模拟仿真技术被越来越多地应用于物理模型试验研究条件不允许或较为困难的各类行业中。
盾构开挖是一个逐渐推进的过程，考虑到本文分析的重点是开挖面极限支护压力及开挖面稳定研究，故数值计算中采取一次开挖到所研究的开挖面处。
开挖面极限支护压力研究的模拟过程如下：（1）建立原始地层模型；（2）一次性开挖隧道至规定距离处，同时施加支护结构，并在开挖面上施加设计支护压力；（3）开挖面支护压力以缓慢的速度逐渐减小，直至开挖面塑性区联通，程序终止计算。
计算中将地层土体视为理想弹塑性材料，破坏屈服准则采用D-P破坏准则，钢筋混凝土管片视为弹性体，用壳单元来模拟。
模型除地表面为自由面外，四周采用变形约束条件。
由于模型和荷载都是对称的，为了节省计算时间，采用轴对称模型来进行计算。
根据圣维南原理，模型边界的取值为：左边界取至距隧道中心水平距离4D（D为隧道的直径），上边界取至上覆土层的表面，下边界取至隧道中心垂直距离4D的位置。
在开挖进尺模拟中，分两个荷载步来进行计算，每个荷载步中的子步由程序自动选取，第1步计算地层土体在自重作用下的应力场，第2步计算隧道开挖、衬砌支护以及施加开挖面的支护压力作用下的应力场及位移场。
数值模拟过程中，隧道开挖面的失稳采用收敛判据或突变性判据[8]。
欲求得开挖面的极限支护压力，需要进行大量的非线性有限元计算，耗费大量的时间，很不经济。
神经网络具有自适应性、非线性及容错性等特点，特别适合处理各种非线性问题，利用神经网络模型预测隧道开挖面的极限支护压力将不失为一种有效的方法[9]。
以不同工况下地层参数及其极限支护压力作为样本，待BP神经网络训练完毕后，即可预测大量给定地层参数工况下的开挖面极限支护压力，对其进行统计，得到概率分布特征。
3 盾构施工土压力设定原理土压平衡盾构施工过程中，施工土压力的设定应遵循以下原则[10]：首先土仓内的土压力应能够维持开挖面的稳定，不致因土压偏低造成土体坍塌、地下水流失；其次土仓内的土压力应尽可能低，以降低掘进扭矩和推力，提高掘进速度，降低土体对刀具的磨损，最大限度地降低掘进成本。
为了维持开挖面稳定，施工土压力的大小与隧道地层水平压力有着密切的关系。
地层压力的计算原理有多种，其中以松散介质平衡理论为基础的太沙基土压力计算方法对砂土具有很好的适用性。
由太沙基土压力理论，开挖面顶处和底处的地层土压力可分别表示为tanUH(1e)tanZbb cλϕγσϕ−−=−（1）D UH HHσσλγ=+（2）式中：γ为地层的重度（kN/m3）；λ为地层侧压力系数，即水平压力与垂直压力的比值；b为洞顶地层塌落宽度之半（m）；ϕ为地层的内摩擦角（°）；c为地层的黏聚力（kPa）。
Z为隧道的埋深（m）；H为隧道毛洞的高度（m）。
地下水位高于隧道顶部时，由于地层孔隙、裂隙的存在，形成侧向地下水压力。
地下水压力的大小与水力梯度和地层渗透系数等参数有关。
由于地下水流经土体时受到土体的阻力产生水头损失，因此作用在刀盘上的水压力一般小于该地层处的理论水压力。
文献[10]给出了土仓内的水压力：WH Wq hσγ=（3）增刊 李志华等：盾构隧道开挖面稳定的可靠度研究式中：W H σ为盾构土压力仓内的水压力（kPa ）；q为根据土层渗透系数确定的经验数值，砂土取0.5～1.0，黏性土取0.1～0.5，风化岩层取0.0～0.5；W γ为水的重度（kN/m 3）；h 为地下水位距刀盘底部的高度（m ）。
除了土压力和水压力之外，还应根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，还要对上述土压力进行修正。
综上所述，在不考虑地面超载的情况下，盾构施工土压力设定值为R S W AH H H H σσσσ=++ （4）式中：R Hσ为盾构施工土仓土压力（kPa ）；SH σ为理论计算土压力（kPa ），由式（1）和式（2）计算而得；W H σ为盾构土压力仓内的水压力（kPa ），按式（3）求得；A H σ为修正支护压力（kPa ）。