深埋超大規(guī)模地下鐵路車站結(jié)構(gòu)方案及關鍵支護參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、本文以新建京張城際鐵路八達嶺地下車站為依托,對超大斷面復雜結(jié)構(gòu)體系地下車站的四個結(jié)構(gòu)方案,即三連拱結(jié)構(gòu)方案、三洞側(cè)式站臺結(jié)構(gòu)方案、兩洞側(cè)式站臺結(jié)構(gòu)方案和單拱超大跨結(jié)構(gòu)方案,及其關鍵支護參數(shù)的優(yōu)化進行了系統(tǒng)的研究。
　　 首先,基于巖體結(jié)構(gòu)調(diào)查、地應力水壓致裂法原位測試、鉆孔抽水試驗和巖石力學性質(zhì)實驗室試驗,查清了巖體的工程地質(zhì)特征,并確定了車站圍巖分級:(1)主要巖體中的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面與車站軸線大角度相交,該組結(jié)構(gòu)面傾角很陡,近乎垂

2、直,開挖過程中對圍巖的穩(wěn)定性較為有利；(2)巖石的彈性模量E為53.73GPa,內(nèi)摩擦角φ為58.5°,粘聚力c為12.83MPa,泊松比v為0.29；(3)巖體中的初始應力以水平構(gòu)造應力為主,最大水平主應力與垂直應力的比值為1.44～2.16；最大水平主應力方向為NE31°,與車站軸線小角度相交；(4)巖體中裂隙水的滲透系數(shù)為0.014m/d,單位涌水量為0.0809m3/d.·m；(5)車站頂拱及以上10余米高度范圍和仰拱部位的二長

3、花崗巖為Ⅲ級圍巖,車站被開挖部分和仰拱以下的二長花崗巖為Ⅳ級圍巖；正長巖脈為Ⅳ級圍巖。
　　 第二,基于圍巖分級和Z.T.Bieniawski公式確定了數(shù)值分析計算參數(shù)。
　　 第三,基于大型非線性有限元軟件ABAQUS,對四個車站結(jié)構(gòu)方案施工過程中的圍巖與支護結(jié)構(gòu)應力和變形進行了系統(tǒng)深入的分析與研究。
　　 第四,基于車站圍巖的巖體結(jié)構(gòu)特征和數(shù)值計算結(jié)果,確定了優(yōu)化車站結(jié)構(gòu)的關鍵支護參數(shù),即錨桿長度為4m,初支

4、噴射混凝土厚度為30cm。
　　 最后,在車站結(jié)構(gòu)體系施工力學行為研究的基礎上,結(jié)合參數(shù)和非參數(shù)的Spearman優(yōu)化分析,確定了車站的最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案,即三洞側(cè)式站臺結(jié)構(gòu)方案:(1)三洞的開挖面積分別為:兩邊洞上臺階130.570 m2,兩邊洞中臺階111.594 m2,兩邊洞下臺階86.580m2,中洞上臺階63.764 m2,中洞下臺階74.803m2；(2)三洞的開挖高度分別為:兩邊洞上臺階9.279m,兩邊洞中臺階6.32