基于压力拱效应的松散地层顶管隧道掌子面稳定性分析

闫建龙

(中铁四局集团第三建设有限公司，天津 300011)

摘　要：　针对城市松散地层顶管施工过程中掌子面易发生塌落失稳、引发地表沉降及环境扰动等工程问题，构建了一种考虑松散体压力拱效应的顶管掌子面稳定性计算模型。基于松散介质极限平衡理论，给出了松散地层压力拱轴线计算方法，推导了顶管掌子面前方潜在松散区三维椭球体体积解析表达式与顶管掌子面极限支护力计算公式。研究结果表明：松散地层中顶管掌子面前方存在显著压力拱效应，潜在松散区整体呈近椭球体分布，理论破坏形态与数值模拟结果吻合良好，极限支护力计算误差小于6%;掌子面极限支护力随黏聚力和内摩擦角增大呈非线性减小趋势，其中内摩擦角对压力拱形态及极限支护力的影响更为显著;随隧道埋深增加，掌子面极限支护力先快速增大后逐渐趋缓，当隧道埋深超过约2.5倍洞径后，压力拱效应趋于稳定。

关键词：　顶管工程; 掌子面稳定性; 压力拱效应; 松散地层

引文格式： 闫建龙. 基于压力拱效应的松散地层顶管隧道掌子面稳定性分析[J]. 市政技术，2026，44(8)：142-151. (Yan Jianlong. Stability analysis of pipe jacking tunnel working face in loose strata based on pressure arch effect[J]. Journal of Municipal Technology，2026，44(8)：142-151.)