哈尔滨地铁浅埋暗挖隧道围岩变形特性分析

发布时间：2020-05-02 15:47

【摘要】：随着我国经济的快速发展,城市化水平不断提高,大量的人口不断涌向城市,城市的发展面临着严峻的局势,主要表现在城市人口超饱和、建筑空间拥挤等方面。地下空间的有效利用不仅可以缓解城市交通问题,而且会带来巨大的经济效益。同时,修建城市隧道成为加快城市现代化进程的一部分。目前国内外修建城市隧道的施工方法有盾构法、浅埋暗挖法、明挖法等。暗挖法施工虽然对隧洞围岩扰动较小,但仍不可避免的会对周围岩土体产生扰动,导致地层发生变形。若变形超过一定界限,将影响到周围环境和邻近建筑物的安全。因此,对于隧道施工引起的围岩变形的预测和控制愈加受到关注。本文以哈尔滨地铁二号线南直路站浅埋暗挖段隧道为背景,采用理论分析、现场监测及数值模拟相结合的方法对隧道围岩变形特性及稳定性进行研究。1.本文简单总结了浅埋暗挖隧道地表变形的特征和变形机理,对地铁施工过程中地层应力状态的改变、地层的损失理论、土体固结沉降等进行了综述,概括了对围岩变形产生影响的因素,并且提出了控制围岩变形的主要方法。2.通过收集现场监测数据,对围岩变形导致的地表沉降、拱顶沉降和洞周收敛位移进行了分析。并对0℃以下时监测的拱顶位移和拱腰收敛位移进行对比,在温度降低时,拱顶处围岩变形比较明显,拱腰附近围岩受到影响较小,位移收敛速率趋于稳定。隧道上台阶的开挖对于拱顶和拱腰附近围岩的影响较大,在施工过程中应采取相应措施,保证开挖面的稳定。3.采用FLAC3D软件对隧道的施工过程进行三维数值模拟分析,并将不同工况下的围岩变形量进行对比分析,全断面开挖方法对隧洞周围围岩产生扰动比较明显,相对于全断面开挖方法而言,台阶法能够有效的减小开挖面的面积,控制围岩的变形。但是台阶法在隧道施工的过程中,会多次对隧道围岩产生扰动,在拱腰和拱底处会发生应力集中现象,拱腰两侧的围岩容易发生塑性变形,应在危险区域进行重点监测,及时进行支护。
【图文】：

技术路线图,论文研究,绪论,路线

图１－２论文研究技术路线图逡逑－７－逡逑

状态图,力学状态,一次应力,初始应力状态

具有相似的变化规律。逡逑２．１．１隧道施工基本力学过程逡逑隧道的结构体系主要由两部分组成，围岩和支护结构。隧道开挖的力学状态如图２－逡逑１所示。逡逑开挖逦支护逦时间逡逑原土体毛洞支护体系稳定的隧洞逡逑相对应的力学状态：逡逑开挖逦支护逦时间逡逑［Ｉ逦ｎ逦ｆｉ逡逑初始应力状态隧洞开挖后应力状态支护体系应力状态稳定应力状态逡逑（一次应力状态）逦（二次应力状态）逦（三次应力状态）逡逑图２－１隧洞开挖力学状态逡逑在开始施工之前围岩处于初始应力状态，即为一次应力状态。在施工之后会破坏周逡逑围岩土体的平衡状态，由于应力重分布，形成二次应力场，隧道围岩处于二次应力状逡逑态，隧道的开挖方式和开挖方法会影响围岩的受力状态。如果这种受力状态能够使土体逡逑保持稳定状态，可以不施加支护结构。如果在这种状态下不能达到所需要的强度就要进逡逑行初期支护，此时土体变为支护体系应力状态，，即为三次应力状态，这种状态受到支护逡逑结构的材料、支护方法和支护时间的影响。支护结构的存在使隧道周围土体的受力状态逡逑变为三向受力状态，提高了土体的整体性和承载能力，形成一个稳定的洞室结构［３９】。逡逑尽管不同的隧道有不同的地质条件、开挖方式、结构形式，对围岩造成扰动的程度逡逑也不同
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U231;U451.2

【参考文献】