竖向分层土质地层盾构支护力上限分析及应用

为确定地铁隧道中竖向分层土质地层盾构掌子面支护力，基于三维楔形体破坏模式，采用极限分析上限法推导支护力计算公式。在一定约束条件下，利用MATLAB编写粒子群算法求得支护力最优解，与已有文献研究对比，验证其适用性。分析各参数对支护力的影响，结果显示：支护力随土体强度值的增加而降低，随隧道埋深比的增加呈现出先增加后逐渐稳定的变化趋势。当上部土体的内摩擦角大于下部土体时，考虑分层的计算结果大于不考虑分层。以深圳地铁12号线怀福区间土压平衡段为例，支护力的理论计算值与土压力测量值相接近。在该土压力值下，盾构掘进平稳，因此支护力上限法可应用于实际工程中。