岳荣区间地铁隧道施工诱发的围岩及地表变形规律研究

发布时间：2020-07-09 16:16

【摘要】：开展西安黄土地区地铁隧道施工诱发的围岩与地表变形规律研究具有重要意义与工程应用价值。本文以西安地铁五号线一期工程岳家寨～荣家寨区间(简称岳荣区间)隧道工程为背景,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合的手段来开展研究工作。主要内容及结论如下:(1)分析了西安黄土地区矿山法施工地铁隧道的特点及隧道施工诱发的围岩及地表变形规律。影响隧道围岩及地表变形的主要因素包括土的物理力学性质、地下水、隧道的埋深及覆跨比、隧道断面几何尺寸、开挖进尺、施工方法、预支护措施、一次衬砌与二次衬砌和施工管理。(2)建立了基于荷载结构法的隧道一次衬砌结构内力分布模型,给出了一次衬砌结构内力的分布规律,基于此结果对隧道的一衬参数进行了设计。(3)采用FLAC软件分别建立了岳家寨～荣家寨区间隧道工程CD法、CRD法和双侧壁导坑法三种三维计算模型,对比分析了不同工法下隧道施工诱发的地表、拱顶和收敛变形规律,研究表明该区间隧道的合理施工方案为CRD法。(4)制定了岳家寨～荣家寨区间隧道的围岩和地表变形监测方案并进行了工程实践。工程实践表明,提出的CRD法施工方案保证了隧道施工过程中地表沉降、围岩拱顶沉降和水平收敛量满足安全施工的要求。实测结果与数值模拟预测的结果基本一致。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U231.3;U456.31
【图文】：

平面图,平面图,区间,位置

除单渡线及过地裂缝段外区间其余段落采用盾构法施工。图 3.1 岳-荣区间位置平面图3.1.1 地形地貌岳家寨～荣家寨区间位于雁翔路南段，区间线路自岳家寨起沿雁翔路向东方向铺设，左线下穿石羊农庄，在雁翔路南三环加油加气站南侧转向东北，沿规划的黄渠头道路布设，建设场地起伏较大，总体程北低南高之势，地面高程介于 463.00～482.67m，地貌单元属黄土梁洼。3.1.2 工程地质拟建场地内地层为：地表分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q4ml）；其下为上更新统风积（Q3eol）新黄土及残积（Q3el）古土壤，再下为中更新统风积（Q2eol）老黄土及残积（Q2el）古土壤互层。主要地层特征自上而下分述如下：（1）第四系全新统 Q4

结构图,暗挖,开挖支护,区间

地内地下水位深度较深，地下水位位于地裂缝暗挖区间拱底以下降水。单渡线局部拱底在地下水位线以下，施工时需结合岳家寨措施。断面地铁隧道支护方案法施工区间正洞断面尺寸为 9.22m×9.00m，由于此区间穿越地容易造成围岩变形较大，因此采用矿山法进行施工。由于区间断难以快速稳定，洞顶及两帮土体易产生脱落及冒顶的现象，为了隧道围岩变形较大，区间隧道在开挖前利用长为 3m，直径为行超前支护，布设于拱顶部位 150°范围内。隧道采用全断面支复合式衬砌结构，每开挖0.75m后及时的进行格栅拱架的架设以及围岩的变形过大，采用 I20 工字钢为临时支护，临时支护架设完支护，使得各导洞开挖后能够快速封闭成环，从而优化隧道支护的稳定性。一次衬砌采用 C25 早强喷射混凝土，二次衬砌采用 C3体的支护结构见图 3.2。

模型图,内力计算,模型,围岩

计算基本假定及模型1）基本假定假定支护结构为弹性梁，且梁的变形为小变形，将结构离散为足够多个等进行整体分析。假定支护与周围岩土体间密贴，结构一次成型。回填材料的力学参数不小的力学参数，且回填密实。用布置于各节点上的法向弹簧单元来模拟围岩与结构间的相互约束，即不岩土体间的切向摩擦力；假定弹簧不承受拉力，即不计围岩与衬砌间的压时的反力即为围岩对结构的弹性抗力。2）计算模型及方法次计算按照平面应变假设，采用了结构－荷载模式：由地下结构的埋深以地质特点，将结构覆土换算成上覆土荷载和侧土压力，施加在结构上进行，计算模型见图 3.3。

【参考文献】