盾尾密封失效诱发砂土地基盾构管片环失稳坍塌研究

盾构管片环失稳坍塌案例时有发生，探究其失稳坍塌发生条件对于预防重大安全事故发生具有重要意义。基于Midas GTS建立30环考虑环缝螺栓作用的荷载-结构计算模型，从盾尾管片环地基掏空和盾尾姿态突变2个方面探讨盾构管片环结构失稳破坏过程及失稳坍塌的发生条件。结果表明：盾尾渗漏使盾尾壳体失去了周围地基的有效约束作用，盾尾发生前仰后俯的姿态变化，隧道结构发生横向“横鸭蛋”和纵向挠曲变形，最终导致部分管片环坍塌。盾尾下沉位移是诱发管片环失稳坍塌的主要因素，盾尾下沉导致隧道纵向变形快速发展，快于盾尾渗漏引起管片环周围地基掏空所导致的隧道纵向变形。当盾尾下沉位移大于0.50 m且掏空范围大于5环、盾尾下沉位移大于0.45 m且掏空范围大于10环、盾尾下沉位移大于0.40 m且掏空范围大于11环时，环缝最大张开量超过单根螺栓极限应力时的环缝张开量47.43 mm，部分纵向螺栓被拉断，管片外水土发生喷射，加快管片环外砂土快速流失。当盾尾下沉位移大于0.5 m且掏空范围大于9环时，环缝最大张开量超过65.2 mm，管片环椭圆率超过46.1‰，最终诱发多环管片环失稳坍塌。研究结果可为盾尾渗漏诱发的重大安全...