盾构掘进土压力计算.doc

土压力计算方法二公式说明
一、 计算公式
根据土压平衡盾构的工作原理，土仓压力需要与开挖面的正面水土压力平衡以维持开挖面土体的稳定，减少对土层的扰动。
基于力学原理，正面水土压力的理论值为：
（式1）
式中为土压力，为水压力。
（式2）
式中为静止土压力系数，一般通过试验确定，无试验资料时，可按参考值选取；砂土取0.35～0.45；粘性土取0.5～0.7，也可利用半经验公式计算，式中，为土体的有效内摩擦角。为土的有效重度，单位
为计算点土层厚度。为连续均布荷载。
（式3）
式中为水的重度，为计算点土层厚度。
二、 星会区间湖底掘进计算模型考虑
2.1. 计算模型
盾构机掘进穿越金鸡湖底施工，从地质纵断面图看盾构机主要通过④2粉砂层及⑤粉质粘土层，开挖面的正面水土压力考虑分为三部分，一为金鸡湖水；二为①1淤泥层，三为其他土层（包括①2素填土、③1粘土、③2粉质粘土、④1粉土、④2粉砂、⑤粉质粘土）。
2.2. 竖向分层计算原则
静止土压力分层计算模式为：第一层按照均质土方法计算，计算第二层土土压力时，将第一层土换算成与第二层的性质指标相同的当量土层厚度，即，然后按换算后第二层土的厚度计算第二层范围的土压力，依此类推。
在本计算实例中，第一层金鸡湖水视为连续均布荷载；式中为水深。
第二层为①1淤泥层，该层厚度为，根据地质勘察报告，该层湿密度为，则重度为。
第三层为其他土层，该层厚度为，计算该层范围土压时土层厚度，根据地质勘察报告，该层平均湿密度为，则重度为。
2.3. 水、土压力计算厚度考虑原则
根据2.2得：
（式4）
水压力计算公式中为金鸡湖底至盾构机刀盘中心厚度。
盾构机实际掘进施工管理土压力还需要考虑地层条件的变化，施工参数等的影响，其表示为，式中为考虑土体扰动后的性质变化、盾构机推进速度、超载状况等因素时正面水土压力的动态调整系数。一般根据实测地面沉降及位置控制标准判定正面压力的合适性，随时作相应调整。