西安地鐵淺埋暗挖黃土隧道圍巖變形特性及控制技術研究.pdf

1、西安地鐵黃土隧道在采用淺埋暗挖法施工過程中，隧道塌方、路面沉陷等事故時有發(fā)生，給城市交通帶來較大影響，因此如何安全、快速、經(jīng)濟的進行黃土隧道暗挖施工，是黃土地區(qū)地鐵建設亟待解決的工程問題之一。本文以西安地鐵黃土隧道淺埋暗挖法施工為依托，采用理論分析、室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬及現(xiàn)場監(jiān)測相結合的方法對黃土隧道圍巖變形特性及控制技術進行了深入研究。
　?。?）運用現(xiàn)場測試方法對黃土隧道施工引起的地層響應規(guī)律進行研究。根據(jù)監(jiān)測隧道開挖經(jīng)過監(jiān)測斷

2、面前、經(jīng)過中、經(jīng)過后地層的響應規(guī)律，闡明了地層變位與支護參數(shù)、地層條件的相互關系；提出了隧道上覆地層在工作面開挖擾動下呈區(qū)域性變形的特點，論證了西安地鐵黃土隧道淺埋暗挖法施工進行深部地層監(jiān)測的必要性。結合施工現(xiàn)場圍巖變形特點，分析得出黃土隧道圍巖變形受土體性質、地下水、地層應力釋放率、覆跨比和施工組織管理等因素的影響。
　　（2）采用室內(nèi)試驗方法對隧道工作面黃土的物理力學特性進行了分析。研究得到：黃土的強度受含水率的影響較大，黃土

3、在干濕循環(huán)受荷作用下發(fā)生的損傷階段分為干濕循環(huán)引起的損傷階段和干濕循環(huán)與荷載共同作用引起的損傷階段。
　?。?）運用宏觀唯象損傷力學和非平衡統(tǒng)計的概念和方法，得到了以干濕循環(huán)和含水率為控制因子的黃土損傷本構關系和黃土強度破壞準則。
　　（4）運用 FLAC數(shù)值模擬方法對黃土隧道圍巖變形特性進行了分析，數(shù)值計算結果表明：黃土隧道圍巖穩(wěn)定性與黃土的含水率和隧道支護形式有著密切的關系，黃土含水率越高，強度越低，因此施工過程中必須控

4、制好開挖掌子面的含水率。在無超前地層加固條件下，圍巖變形及地層沉降較大，容易造成圍巖失穩(wěn)和地表道路損壞；采取超前預加固措施后，圍巖變形和地層沉降得到很好的控制，滿足規(guī)范要求。
　　（5）采用數(shù)值模擬對黃土隧道開挖圍巖變形控制措施進行研究，全面分析了影響超前預加固設計參數(shù)的因素；揭示了超前預加固設計參數(shù)與地層參數(shù)、支護參數(shù)和隧道開挖等的內(nèi)在關系；論證了超前小導管參數(shù)存在最佳值，給出適合西安地鐵隧道暗挖施工的超前小導管設計參數(shù)；采用袖

5、閥管注漿加固后，提升了土層的抗?jié)B性、抗剪強度和抗壓強度，形成了很好的止水效果，保障施工期間隧道的穩(wěn)定性，論證了袖閥管注漿對黃土地層具有很好的加固作用，應用于處理西安地鐵高含水率老黃土地層是可行的，根據(jù)現(xiàn)場注漿效果觀察、結合經(jīng)驗和數(shù)值模擬，確定了合理的注漿范圍。
　?。?）針對西安地鐵A區(qū)間隧道在施工中引起圍巖過大變形以及地層沉降過大等問題，采用本課題提出的圍巖變形控制技術，對原有方案進行調(diào)整。數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測結果表明，采取調(diào)整預