上软下硬段盾构掘进参数总结此处选择下行线在上软下硬段掘进中二种地层形式进行分析，一种为掌子面在砂砾石与泥质粉砂岩中的比例介于2:1~1:1之间的地层中，另一种为掌子面在砂砾石与泥质粉砂岩中的比例为小于1:1地层中。1盾构推力总推力是评价土压平衡盾构工作性能的重要指标，在掘进过程中一般是动态变化的，不同地层条件下会表现出不同的变化规律。推力(kN)坐标轴标题/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式推力(kN)图3-1盾构推力变化情况盾构推力统计情况通过对前200环主要地层的盾构总推力统计分析可以看出：随着砾砂层比例的减少和泥质粉砂岩比例的增加，总推力呈现很明显的上升的趋势，且从50环开始，总推力都在16000KN附近波动，且波动较小；从150环开始，总推力都在18000KN附近波动，且波动较小。2刀盘扭矩土压平衡盾构的刀盘扭矩是保证盾构正常推进的关键参数之一。图3-2刀盘扭矩统计盾构刀盘扭矩在掘进过程中也是动态变化的，通过对前200环的统计分析结果可以看出：与总推力变化规律相似，随着砾砂层比例的减少和泥质粉砂岩比例的增加，刀盘扭矩也呈现很明显的上升的趋势，从50环至120环盾构所处地层变化不大，此时的刀盘扭矩在3000KN﹒m附近浮动且较为稳定。从121环至200环的刀盘扭矩在3000KN﹒m附近浮动但变化值比较大。比较两种地层中刀盘扭矩数据的标准差可知，前50环的离散性较大。3土仓压力土仓压力，是土压平衡盾构原理应用的重要参数体现，其大小直接影响到掌子面前方土压是否能够平衡，土体发生何种破坏。它是控制地层损失、减小地层变形的主要手段。（1）理论土压力计算选取下行线47环管片附近的地层作为计算的对象。该段掘进区域内的地层主要有细砂、圆粒、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩。地下水位表面距隧道顶部距离约为6.2m左右。首先根据中子区间的线路纵断面图以及地质勘查报告可确定该里程处的土层分布以及其地层参数，见表1。表1地层计算参数表地层厚度（m）1.95.782.7H隧道直径D侧压力系内摩擦角重（m）6.286.286.286.28数K0.330.36（°）203640度（N/m）1940019400930010000杂填土粉质粘土细砂圆砾强风化泥质粉砂岩中分化泥质粉砂岩16.28120000.56.2812500图3-3下行线47环附近地层剖面图上覆土重理论计算简图见图4-4，计算公式如下：zh（1）（2）xKh其中z为竖向应力；x为水平应力；K为土体侧压力系数，K/(1)；为岩土泊松比；为土体重度；H为上覆土层厚度。hHσz=γhσx=kγh0E0H图3-4上覆土重理论计算简图开挖面水压力计算公式为：wqwh（3）其中，q为根据土层渗透系数确定的经验值，砂土中q0.5~1.0，此处q取1；w为水的容重；h为地下水位距验算位置的高度。由公式（2）可知盾构机刀盘顶部水平土应力σ=KH=0.36∗(19400∗1.9+19400∗5.7+9300∗6.2)z=0.73Bar此处水压力由公式（3）σ=1.0∗10000∗6.2=0.62Barw即盾构顶部的水土压力σ=σ+σ=1.35Barzw同理可得盾构机底部水土压力为σ=KH=0.36∗(19400∗1.9+19400∗5.7+9300∗8z+10000∗2.7+12000∗1.2+12500∗0.5)=0.96Bar水压力σ=1.0∗10000∗12.5=1.25Barw即盾构顶部的水土压力σ=σ+σ=2.2Barzw由于盾构机土压力传感器布置在土仓内隔板上，因此盾构机主控室监测的土压力值与隧道掌子面真实的土压力值存在一定的差异。需要对其进行换算，换算公式如下：仓kv（4）式中：σ仓—土仓压力监测值；σv—掌子面侧向土压力；α—传递系数；k—修正系数；图3-5压力传递系数与开口率之间的关系传递系数α与刀盘开口率是密切相关的。通过文献调研（见图4-5），结合南昌地铁1号线5标段盾构机刀盘开口率值（35%），压力传递系数取值为0.5。考虑到该模型是在静力平衡下建立的，而盾构掘进是一个动态过程，因此需对计算值进行修正，修正值k取1.2。计算可得：在正常盾构掘进过程中顶部土压力传感器压力值取0.9bar左右，能保持掌子面的稳定性。（2）实际推进中土仓压力统计及分析图3-6顶部土仓压力与出土量的关系5.00相应管片环号…0.00-5.00-10.00-15.001520253035404550556065758590-3.27-5.97-7.22-9.17-12.01-14.78-14.98-18.69-18.21-13.30-11.90-13.90-19.50-17.40-19.70-20.5095...
