硬岩地区浅埋暗挖隧道施工地表沉降特征模型试验研究
发布时间：2021-04-18 17:14
城市地铁隧道开挖会对围岩产生扰动并破坏其稳定性,严重时甚至引起地层失稳而造成路面塌陷事故。为研究城市地铁浅埋暗挖隧道施工所引起的地表沉降基本特征,以青岛硬岩（花岗岩）地层为例,通过室内三维模型试验对隧道开挖过程进行了动态模拟,总结出不同工况下开挖所引起的地表沉降规律,同时将数值模拟结果与室内试验结果作对比分析。研究结果表明:浅埋隧道的开挖会引起以地表沉降为主的地层变形,其横向沉降数值分布会呈现出"两侧小中间大"的沉降槽,这与数值模拟结果较为相符,即隧道正上方的沉降变形最大,越是偏离隧道中轴线则地表受开挖扰动越小;而纵向地表沉降则分为"缓慢变形""剧烈变形"以及"变形稳定"三个阶段,上述阶段的影响范围基本维持在距掌子面-1.6D～1.6D（D为隧道洞径）。因此,试验所得结果可以应用在硬岩地区浅埋暗挖施工当中。
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(31)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验车站地层纵剖面示意图
本模型试验系统包括:模型土箱、隧道气囊模型及加卸压系统、地层变形监测系统、监测数据采集系统,如图2所示。其中,试验模型土箱采用亚克力材料制作而成,规格为800 mm(长)×600 mm(宽)×600 mm(高);隧道气囊模型及加卸压系统则包括由聚氨酯材料加工而成的5段可单独充放气的连体圆形断面隧道气囊模型(?200 mm)和功率为800 W的空气压缩机两个部分;地层变形位移监测系统包括全站仪、自贴式反射片、箔式微型土压力盒;监测数据采集系统则由计算机、多通道数据采集仪和相关数据采集软件组成。2.2 相似材料的选取
通过上述相似材料配比与抗压试验,最终确定A组(中风化粗粒花岗岩层)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=70∶7∶11;B组(强风化粗粒花岗岩层)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=90∶1∶9。不同风化程度的粗粒花岗岩相似材料与原型的物理力学参数对比见表1。表1 花岗岩层相似材料物理力学参数Table 1 Physical and mechanical parameters of similar materials in granite layer 岩性 类型 γ/(kN·m-3) σ/MPa 中风化 原型 25 29 模型A 24.8 0.39 强风化 原型 24 17 模型B 23.7 0.25
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于特征分离原则的大比例砂土类缩尺模型相似材料配比研究[J]. 蔡松林,阙云,李艳龙. 有色金属(矿山部分). 2018(03)
[2]基于正交设计的Ⅳ,Ⅴ级围岩相似材料[J]. 黄戡,詹艳云,马启昂,李依,胡浩. 长沙理工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]复杂隧道围岩结构稳定性及其控制[J]. 张顶立,孙振宇. 水力发电学报. 2018(02)
[4]浅埋暗挖大断面区间隧道施工地表沉降规律及控制措施研究[J]. 康雪军,郭建峰,姚文博,王琦,曾德光,孙彦辉. 施工技术. 2017(S2)
[5]砂土中隧道施工条件下管土相互作用的室内模型试验研究[J]. 王正兴,缪林昌,吕伟华. 工业建筑. 2017(02)
[6]沥青砂混合料新型软岩相似材料的试验研究[J]. 李媛,王永岩. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2014(05)
[7]拱盖法隧道围岩稳定性模型试验研究[J]. 杨忠年,纪召启,刘泉维. 现代隧道技术. 2014(05)
[8]模型试验相似理论研究[J]. 雷敏. 企业技术开发. 2014(27)
[9]深圳富水复合地层地铁隧道暗挖施工引起地表沉降规律的研究[J]. 李涛,韩雪峰,黄华,刘伟. 现代隧道技术. 2014(02)
[10]大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析[J]. 杜子建. 铁道标准设计. 2014(03)
博士论文
[1]公路隧道地震动响应分析及减震层模型试验[D]. 郑升宝.重庆交通大学 2016
[2]土岩组合地层大跨度浅埋暗挖车站施工环境效应研究[D]. 郑建国.中国海洋大学 2011
硕士论文
[1]石蜡、砂、石膏作为软岩相似材料的力学性能实验研究[D]. 甘小南.青岛科技大学 2017
[2]地层空洞影响下城市隧道施工引起的地层变形规律及控制技术研究[D]. 何岳.北京交通大学 2012
本文编号：3145859
【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(31)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
试验车站地层纵剖面示意图
本模型试验系统包括:模型土箱、隧道气囊模型及加卸压系统、地层变形监测系统、监测数据采集系统,如图2所示。其中,试验模型土箱采用亚克力材料制作而成,规格为800 mm(长)×600 mm(宽)×600 mm(高);隧道气囊模型及加卸压系统则包括由聚氨酯材料加工而成的5段可单独充放气的连体圆形断面隧道气囊模型(?200 mm)和功率为800 W的空气压缩机两个部分;地层变形位移监测系统包括全站仪、自贴式反射片、箔式微型土压力盒;监测数据采集系统则由计算机、多通道数据采集仪和相关数据采集软件组成。2.2 相似材料的选取
通过上述相似材料配比与抗压试验,最终确定A组(中风化粗粒花岗岩层)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=70∶7∶11;B组(强风化粗粒花岗岩层)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=90∶1∶9。不同风化程度的粗粒花岗岩相似材料与原型的物理力学参数对比见表1。表1 花岗岩层相似材料物理力学参数Table 1 Physical and mechanical parameters of similar materials in granite layer 岩性 类型 γ/(kN·m-3) σ/MPa 中风化 原型 25 29 模型A 24.8 0.39 强风化 原型 24 17 模型B 23.7 0.25
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于特征分离原则的大比例砂土类缩尺模型相似材料配比研究[J]. 蔡松林,阙云,李艳龙. 有色金属(矿山部分). 2018(03)
[2]基于正交设计的Ⅳ,Ⅴ级围岩相似材料[J]. 黄戡,詹艳云,马启昂,李依,胡浩. 长沙理工大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]复杂隧道围岩结构稳定性及其控制[J]. 张顶立,孙振宇. 水力发电学报. 2018(02)
[4]浅埋暗挖大断面区间隧道施工地表沉降规律及控制措施研究[J]. 康雪军,郭建峰,姚文博,王琦,曾德光,孙彦辉. 施工技术. 2017(S2)
[5]砂土中隧道施工条件下管土相互作用的室内模型试验研究[J]. 王正兴,缪林昌,吕伟华. 工业建筑. 2017(02)
[6]沥青砂混合料新型软岩相似材料的试验研究[J]. 李媛,王永岩. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2014(05)
[7]拱盖法隧道围岩稳定性模型试验研究[J]. 杨忠年,纪召启,刘泉维. 现代隧道技术. 2014(05)
[8]模型试验相似理论研究[J]. 雷敏. 企业技术开发. 2014(27)
[9]深圳富水复合地层地铁隧道暗挖施工引起地表沉降规律的研究[J]. 李涛,韩雪峰,黄华,刘伟. 现代隧道技术. 2014(02)
[10]大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析[J]. 杜子建. 铁道标准设计. 2014(03)
博士论文
[1]公路隧道地震动响应分析及减震层模型试验[D]. 郑升宝.重庆交通大学 2016
[2]土岩组合地层大跨度浅埋暗挖车站施工环境效应研究[D]. 郑建国.中国海洋大学 2011
硕士论文
[1]石蜡、砂、石膏作为软岩相似材料的力学性能实验研究[D]. 甘小南.青岛科技大学 2017
[2]地层空洞影响下城市隧道施工引起的地层变形规律及控制技术研究[D]. 何岳.北京交通大学 2012
本文编号：3145859
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