岩溶地区浅埋地铁隧道暗挖施工技术研究

发布时间：2017-07-19 09:29

  本文关键词：岩溶地区浅埋地铁隧道暗挖施工技术研究

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【摘要】：城市化进程的加快给城市交通带来了巨大的挑战,为缓解城市交通压力,越来越多的城市加入到城市轨道交通的建设大潮之中。地铁隧道是城市轨道交通的重要组成部分,相对于其他类型的隧道,地铁隧道具有埋深浅、周边环境复杂等特点,施工时对周围岩土体变形和地表沉降要求极为严格。贵州是我国岩溶发育的主要地区之一,岩溶地质条件加大了浅埋暗挖隧道的施工难度。贵阳轨道交通建设是贵州岩溶地区城市地铁隧道修建的首次尝试,可借鉴的工程经验较少。本文以贵阳轨道交通1号线8标段浅埋隧道暗挖区间为工程背景,通过现场调研和资料收集,获取了研究区域地质条件和岩体力学参数。在此基础上,采用FLAC3D有限差分软件建立了数值分析模型。通过数值模拟结果系统地分析了施工工法、循环进尺、支护结构以及岩溶条件对隧道到围岩的应力和变形的影响,并结合监测数据验证了数值模型的可靠性,分析了模拟结果与监测数据产生差异的原因。本课题研究主要取得以下成果:(1)研究区域的地层采用CD法和台阶法施工,围岩变形过大,具有较大的危险性,采用CRD法施工时围岩变形较小,能够保证工程安全。(2)围岩变形随循环进尺的加大而增大,掌子面处的地表沉降受循环进尺影响较大;拱顶沉降受山体偏压作用明显,偏压强烈区段宜使用小进尺开挖,偏压作用较弱区段可将循环进尺增大到1.5m。(3)研究区段初期支护采用28cm厚度既能满足围岩的变形要求,也能提供一定安全储备,若再提高初支刚度和厚度,围岩变形的变化很小;系统锚杆对地层变形的作用效果不明显。(4)溶洞位置和填充状况不同,对隧道围岩应力和位移产生的影响不同。当溶洞位于拱顶上方并无填充物时,对隧道拱顶围岩和地表沉降影响最大,当溶洞位于掌子面时对隧道产生的影响非常小。
【关键词】：浅埋隧道 暗挖施工 岩溶 数值模拟 围岩变形 监测数据
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.3;P642.25
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 1 前言8-15
• 1.1 选题目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 浅埋隧道暗挖法的研究现状9-10
• 1.2.2 岩溶隧道研究现状10-11
• 1.2.3 隧道围岩稳定性研究方法11-12
• 1.3 主要研究内容和技术路线12-13
• 1.3.1 主要研究内容12
• 1.3.2 技术路线12-13
• 1.4 主要工作与成果13-15
• 2 岩溶地区浅埋地铁隧道基本特征15-26
• 2.1 浅埋隧道的界定15-18
• 2.1.1 界定隧道埋深类型的主要指标15-16
• 2.1.2 不影响地面界定标准16-17
• 2.1.3 荷载等效高度界定标准17-18
• 2.2 浅埋地铁隧道的岩溶问题18-20
• 2.2.1 岩溶水对隧道的危害18-19
• 2.2.2 岩溶裂隙对隧道的影响19
• 2.2.3 岩溶洞穴对隧道的影响19-20
• 2.3 浅埋地铁隧道暗挖施工方法20-26
• 2.3.1 全断面开挖法20-21
• 2.3.2 台阶开挖法21-22
• 2.3.3 分部开挖法22-24
• 2.3.4 特大断面浅埋隧道施工法24-26
• 3 研究区域工程地质条件26-34
• 3.1 地形地貌26-27
• 3.2 地层岩性27-28
• 3.3 地质构造28-29
• 3.4 水文地质条件29-30
• 3.5 岩溶地质条件30-33
• 3.5.1 研究场区岩溶发育条件30
• 3.5.2 岩溶发育分布特征30-32
• 3.5.3 岩溶发育程度分区及规律32-33
• 3.6 地震33-34
• 4 三维数值模型的建立34-48
• 4.1 软件简介34
• 4.2 三维数值建模34-42
• 4.2.1 模型范围确定35-37
• 4.2.2 三维实体建模37-39
• 4.2.3 网格划分39-40
• 4.2.4 导入网格40-41
• 4.2.5 网格密度选择41-42
• 4.3 模型本构关系及物理力学参数42-44
• 4.3.1 围岩本构关系及参数42-43
• 4.3.2 支护结构力学参数43-44
• 4.4 初始地应力场44-45
• 4.5 施工工法模拟45-48
• 4.5.1 CRD法模拟工序45-46
• 4.5.2 CD法模拟工序46-47
• 4.5.3 台阶法模拟工序47-48
• 5 施工数值模拟结果及其分析48-92
• 5.1 施工方法对比研究48-60
• 5.1.1 围岩应力响应48-54
• 5.1.2 围岩变形分析54-58
• 5.1.3 塑形区对比分析58-59
• 5.1.4 小结59-60
• 5.2 循环进尺对地层变形的影响60-66
• 5.2.1 地表沉降分析60-63
• 5.2.2 拱顶沉降分析63-66
• 5.2.3 水平收敛分析66
• 5.2.4 小结66
• 5.3 支护系统对比研究66-73
• 5.3.1 支护结构刚度67-70
• 5.3.2 支护结构厚度70-71
• 5.3.3 系统锚杆71-72
• 5.3.4 小结72-73
• 5.4 岩溶对浅埋地铁暗挖隧道施工的影响73-86
• 5.4.1 顶围溶洞73-80
• 5.4.2 掌子面溶洞80-85
• 5.4.3 小结85-86
• 5.5 监测数据与模拟结果对比86-92
• 6 结论与展望92-94
• 6.1 结论92-93
• 6.2 展望93-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-99
• 附录99-100

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本文编号：562198