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水压作用下超大直径泥水盾构掌子面主动破坏模式研究
随着城市化进程的加速，地下空间建设成为解决城市交通、供水排水、能源等方面的重要手段，泥水盾构技术作为地下空间建设的主要方法之一，在城市地下空间建设中发挥着重要作用。然而，泥水盾构施工中，掌子面作为盾构机的重要组成部分，在隧道施工中起着非常重要的作用。掌子面主动破坏模式是影响盾构机施工的一个重要因素，特别是在施工过程中面对超大直径隧道的情况下。本文旨在研究水压作用下超大直径泥水盾构掌子面的主动破坏模式。
一、掌子面的功能及构造
盾构机由头盔、主传动机、掌子面、支架和后部装置等组成，其中掌子面是盾构机施工中非常重要的一个部分。掌子面是由两个内外掌子及转向环、密封带和隙板组成，地面上的脚手架可以通过铰链连接掌子面和主筒板，使掌子面在下沉时保持平稳。掌子面的作用是在滚动刀圆的作用下，将土壤和岩石切割后调入混凝土施工间隙缝隙中，形成隧道独有的混凝土衬砌。
二、超大直径泥水盾构掌子面的主动破坏模式
1、主动破坏模式
主动破坏模式分为直接主动破坏和间接主动破坏两种方式。
直接主动破坏是指掌子面在受到破坏力瞬间发生的现象，例如冲击、剪切、折断等。
间接主动破坏是指掌子面在外部载荷作用下的弯曲变形所引起的应力集中而导致的破坏。
2、破坏原因
超大直径隧道掌子面在受到水压作用时，会产生不同程度的变形和振动，长时间地承受这样的变形和载荷作用，就会产生主动破坏的可能。造成掌子面主动破坏的原因有以下几个方面：
①隧道周边土体的固结应力的恢复以及地表荷载的影响。
②超大直径隧道水压效应下，水压对掌子面产生负向作用，因而加剧了掌子面应力的集中。
③施工现场过程中存在的几何形态的变化，如隧道半径或曲率变化导致掌子面失败和破坏。
三、降低掌子面主动破坏的方法
想要降低掌子面主动破坏的概率，需要从以下方面入手：
1、加强掌子面的结构设计
为了满足超大直径隧道建设的需要，掌子面的结构设计应合理、独特，具有一定刚度，以抵御来自不同方向的力量，并尽量减小变形变量，从而降低破坏的概率。
2、提高泥浆物理性质的控制水平
水压作用下会使泥浆产生剪切应力和液力效应，因此需要合理设计泥浆系统，对泥浆进行良好的控制，保证重要防水性能的成效。
3、制定合理的施工方案
超大直径隧道的施工方案应合理可行，要根据实际情况进行预测和制定，在施工的过程中加强对掌子面的监测，及时发现变形情况，采取措施保障施工现场的安全。
4、合理选择盾构机
盾构机的选择直接决定了掌子面的主动破坏情况，因此选择合适的盾构机十分重要。要选择质量可靠、技术先进的盾构机，将主动破坏的概率降到最低。
四、总结
超大直径泥水盾构掌子面在水压作用下产生主动破坏的问题一直是盾构施工中的难点问题。对于主动破坏，我们需要从结构设计、泥浆物理性质、施工方案和盾构机选型等方面入手，尽可能降低破坏的概率，提高施工环节的安全性、可靠性和稳定性。虽然这个问题很难通过一两种方法完全解决，但只要我们不断进行研究、实践、总结，相信会在掌子面主动破坏这个问题上取得越来越好的成果。