盾構(gòu)隧道與溶洞安全距離及溶洞處治技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)重心逐步向巖溶地質(zhì)分布廣泛的西部地區(qū)傾斜，地鐵建設(shè)和地下管廊建設(shè)成為基建的重點(diǎn)項(xiàng)目，然而復(fù)雜多變的巖溶地質(zhì)儼然已成為西部軌道交通發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。特別是城市地鐵建設(shè)中，盾構(gòu)隧道穿越溶洞密布的復(fù)雜環(huán)境時(shí)，若能合理的預(yù)測(cè)溶洞與隧道兩者間的安全距離并妥善處治隱患溶洞，不僅事關(guān)隧道施工安全和周?chē)ㄖ锇踩€有利于隧道百年內(nèi)的安全運(yùn)營(yíng)和減小高昂工程造價(jià)。因此本文將針對(duì)溶洞與隧道間的安全距離及溶洞處治技術(shù)展開(kāi)系統(tǒng)研究，主要進(jìn)行

2、了以下幾方面的工作:
　　(1)首先從隧道與溶洞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性角度出發(fā)，基于巖層破壞機(jī)理討論了溶洞存在時(shí)，隧道開(kāi)挖引起的圍巖應(yīng)力變化;進(jìn)而提出巖溶隧道安全距離的判斷依據(jù)，即溶洞塑性區(qū)與隧道開(kāi)挖塑性區(qū)貫通時(shí)，該臨界狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的兩者最短距離為安全距離;歸納總結(jié)出影響安全距離的七大因素及取值范圍。
　　(2)研究了不同溶洞狀態(tài)下，盾構(gòu)隧道開(kāi)挖的圍巖穩(wěn)定狀態(tài)。考慮盾構(gòu)隧道開(kāi)挖與溶洞的空間效應(yīng)，建立了盾構(gòu)隧道開(kāi)挖的三維有限元數(shù)值模型。鑒于

3、溶洞形式多變，針對(duì)溶洞數(shù)量、溶洞相對(duì)于隧道位置以及不同填充狀態(tài)三種形式，從位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、塑性區(qū)域全面分析了巖溶隧道開(kāi)挖的圍巖變化，并得出了多個(gè)溶洞比單個(gè)溶洞對(duì)隧道影響更大、隧道各個(gè)方位溶洞影響各不相同及填充物對(duì)溶洞穩(wěn)定性影響較小的規(guī)律。
　　(3)設(shè)計(jì)并建立了巖溶隧道安全距離與各個(gè)影響因素關(guān)系的預(yù)測(cè)模型。為進(jìn)一步了解巖溶隧道安全距離與各影響因素間的具體關(guān)系，篩選出圍巖參數(shù)、側(cè)壓力系數(shù)、隧道埋深、溶洞高寬、溶洞跨度、溶洞相對(duì)位置六

4、個(gè)重要因素，采用均勻設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)了關(guān)于巖溶隧道安全距離的48組數(shù)值模擬試驗(yàn)，針對(duì)雙溶洞位于隧道上部、隧道側(cè)部及隧道下部三種大工況，分別進(jìn)行16種影響因素組合的數(shù)值模擬，每一種組合經(jīng)過(guò)不斷折減雙溶洞與隧道距離，直至恰好達(dá)到臨界狀態(tài)，獲得相應(yīng)安全距離。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)中逐步回歸法分析各個(gè)影響因素與安全距離的線性關(guān)系以及相關(guān)性影響，獲得討論范圍內(nèi)安全距離的預(yù)測(cè)模型。
　　(4)針對(duì)南寧市巖溶區(qū)盾構(gòu)隧道開(kāi)挖工程實(shí)例，結(jié)合安全距離預(yù)測(cè)模型對(duì)位于隧道