淺埋暗挖地鐵隧道開挖砂土地層穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文基于青島地鐵一期工程（3號(hào)線）河西站-河?xùn)|站區(qū)間工程實(shí)際，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式分析了砂土地層淺埋暗挖地鐵隧道開挖地層變形規(guī)律以及圍巖穩(wěn)定性，并對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)，對(duì)隧道坍塌機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　(1)本文從經(jīng)驗(yàn)法、解析法、數(shù)值分析法以及模型試驗(yàn)法四個(gè)方面系統(tǒng)總結(jié)了淺埋暗挖地鐵隧道施工誘發(fā)地層變形規(guī)律的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與研究進(jìn)展，通過對(duì)地鐵建設(shè)期安全事故統(tǒng)計(jì)分析得出坍塌是地鐵建設(shè)安全事故的主要類型，

2、進(jìn)而引出對(duì)隧道開挖誘發(fā)地層變形規(guī)律以及地層穩(wěn)定性研究的必要性、重要性和迫切性。
　　(2)簡(jiǎn)要介紹了青島地鐵的發(fā)展歷程、各線路規(guī)劃，并詳細(xì)介紹了青島地鐵3號(hào)線河河區(qū)間的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況，基于層次分析法對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，指出地質(zhì)情況和復(fù)雜的周邊環(huán)境是最需注意的風(fēng)險(xiǎn)因素?；谔貭柗?理想點(diǎn)法選取縱波波速、埋深、跨度、地下水、周邊環(huán)境以及施工單位管理水平六個(gè)方面作為影響因素，建立坍塌預(yù)測(cè)模型，分析坍塌風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提出了一套淺埋暗挖

3、隧道坍塌風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)體系并對(duì)河河區(qū)間坍塌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以一起典型坍塌案例對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(3)闡述PECK公式與隨機(jī)介質(zhì)理論的適用性，基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選取典型斷面，利用PECK公式對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，探討PECK公式在砂土地層淺埋暗挖地鐵隧道的適用性，針對(duì)當(dāng)前隨機(jī)介質(zhì)理論極坐標(biāo)解法的不足提出了直角坐標(biāo)解法及其詳細(xì)步驟。
　　(4)利用FLAC3D有限差分軟件對(duì)砂土地層淺埋暗挖隧道施工誘發(fā)地層變形進(jìn)行計(jì)算分析

4、，計(jì)算結(jié)果表明該地層地表沉降橫向影響范圍約為2～2.5倍洞徑，地表沉降縱向影響范圍約為2倍洞徑，地表最大沉降出現(xiàn)于隧道中線正上方。拱項(xiàng)沉降變化趨勢(shì)與地表沉降變化趨勢(shì)整體一致，但數(shù)值與地表沉降相比較大。針對(duì)不同核心土長度工況分析其對(duì)隧道開挖地層穩(wěn)定性的影響。
　　(5)基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，分析隧道開挖橫向影響范圍，對(duì)地表沉降與拱項(xiàng)沉降進(jìn)行對(duì)比分析，指出拱頂沉降監(jiān)測(cè)中不可避免的弊端，即監(jiān)測(cè)的滯后性導(dǎo)致了拱

5、頂沉降的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)僅為實(shí)際沉降量的40％左右，進(jìn)而提出了拱頂沉降預(yù)測(cè)理論，并基于粒子群算法對(duì)拱頂沉降進(jìn)行擬合分析，做出拱頂沉降位移全過程曲線。
　　(6)對(duì)砂土地層淺埋暗挖地鐵隧道地層坍塌類型進(jìn)行分類，按照坍塌位置進(jìn)行劃分，地層坍塌包括掌子面失穩(wěn)和地表塌陷兩類，同時(shí)地層坍塌亦包括開挖面土體超出以及小范圍的地表沉陷;按照坍塌時(shí)間進(jìn)行分類，地層坍塌包括掌子面失穩(wěn)與地表塌陷同時(shí)發(fā)生和地表塌陷滯后于隧道開挖兩大類。從砂土本身物理力學(xué)性能、施