土仓压力如何确定

盾构掘进过程中土仓压力如何确定

在选择掘进土压力时主要考虑地层土压，地下水压（孔隙水压），预先考虑的预备压力。1、地层施工土压在我国铁路隧道设计规范中，根据大量的施工经验，在太沙基土压力理论的基础上，提出以岩体综合物性指标为基础的岩体综合分类法，根据隧道的埋资深度不同，将隧道分为深埋隧道和浅埋隧道。再根据隧道的具体情况采用不同的计算方式进行施工土压计算。2、地下水压力计算与控制当地下水位高于隧道顶部，由于地层中孔隙的存在，从而形成侧向地下水压。地下水压力的大小与水力梯度、渗透系数、渗透速度以及渗透时间有关。在计算水压力时，由于地下水在流经土体时，受到土体的阻力，引起水头损失。作用在刀盘上的水压力一般小于该地层处的理论水头压力。在掘进过程中，由于刀盘并非完全开口，而是中间有70～80％的支挡结构，随着刀盘的不断往前推进，土仓内的压力介于原始的土压力值附近。加上水在土中的微细孔中流动时的阻力。故在掘进时地层中的水压力可以根据地层的渗透系数进行酌情考虑。当盾构机因故停机时，由于地层中压力水头差的存在，地下水必然会不断的向土仓内流动，直至将地层中压力水头差消除为止。此时的水压力为：σw=q ×γhq－-根据土的渗透系数确定的一个经验数值。砂土中q＝0.8～1.0，粘性土中q＝0.3～0.5。γ－水的容重h－地下水位距离刀盘顶部的高度。在实际施工中，由于管片顶部的注浆可能会不密实，故地下水可能会沿着隧道衬砌外部的空隙形成过水通道，当盾构长时间停机时，必将形成一定的压力水头。―σw1=q砂浆 ×γhWq砂浆－-根据砂浆的渗透系数和注浆的饱满程度确定的一个经验数值，一般取q＝0.8～1.0。γ－水的容重hW－补强注浆处和刀盘顶部的的高差。在计算水压力时，刀盘后部的水压力与刀盘前方的水压力取大值进行考虑。3、预备压力由于施工存在许多不可遇见的因素，致使施工土压力小于原状土体中的静止土压力。按照施工经验，在对沉降要求比较严格的地段计算土压力时，通常在理论计算的基础之上再考虑10～20kg/m2（0.1～0.2kgf/cm2）的压力作为预备压力。 通过以上分析可知，由于刀盘对土体的推力不同，在土仓内产生的土压力不同，土体中的侧向土压力的方向与大小也在不断的发生着变化。被动土压力和主动土压力是侧向土压力的最大和最小的极限值。而静止土压力介于两者之间，即Ep>Eo> Ea。当盾构机刀盘前方的土压力大于Ep，土体被向盾构机移动，地面隆起。当盾构机刀盘前方的土压力小于Ea时，土体向下滑动，可能引起地层和地

面的沉降。