西安地鐵淺埋暗挖黃土隧道圍巖變形特性及控制技術(shù)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(shí)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(jì)的進(jìn)行黃土隧道暗挖施工，是黃土地區(qū)地鐵建設(shè)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(yàn)、數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法對(duì)黃土隧道圍巖變形特性及控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
　?。?）運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法對(duì)黃土隧道施工引起的地層響應(yīng)規(guī)律進(jìn)行研究。根據(jù)監(jiān)測(cè)隧道開挖經(jīng)過監(jiān)測(cè)斷

2、面前、經(jīng)過中、經(jīng)過后地層的響應(yīng)規(guī)律，闡明了地層變位與支護(hù)參數(shù)、地層條件的相互關(guān)系；提出了隧道上覆地層在工作面開挖擾動(dòng)下呈區(qū)域性變形的特點(diǎn)，論證了西安地鐵黃土隧道淺埋暗挖法施工進(jìn)行深部地層監(jiān)測(cè)的必要性。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)圍巖變形特點(diǎn)，分析得出黃土隧道圍巖變形受土體性質(zhì)、地下水、地層應(yīng)力釋放率、覆跨比和施工組織管理等因素的影響。
　?。?）采用室內(nèi)試驗(yàn)方法對(duì)隧道工作面黃土的物理力學(xué)特性進(jìn)行了分析。研究得到：黃土的強(qiáng)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。
　　（3）運(yùn)用宏觀唯象損傷力學(xué)和非平衡統(tǒng)計(jì)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(gòu)關(guān)系和黃土強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則。
　?。?）運(yùn)用 FLAC數(shù)值模擬方法對(duì)黃土隧道圍巖變形特性進(jìn)行了分析，數(shù)值計(jì)算結(jié)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(hù)形式有著密切的關(guān)系，黃土含水率越高，強(qiáng)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(yù)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。
　?。?）采用數(shù)值模擬對(duì)黃土隧道開挖圍巖變形控制措施進(jìn)行研究，全面分析了影響超前預(yù)加固設(shè)計(jì)參數(shù)的因素；揭示了超前預(yù)加固設(shè)計(jì)參數(shù)與地層參數(shù)、支護(hù)參數(shù)和隧道開挖等的內(nèi)在關(guān)系；論證了超前小導(dǎo)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(dǎo)管設(shè)計(jì)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(qiáng)度和抗壓強(qiáng)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(duì)黃土地層具有很好的加固作用，應(yīng)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(chǎng)注漿效果觀察、結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值模擬，確定了合理的注漿范圍。
　?。?）針對(duì)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(shù)，對(duì)原有方案進(jìn)行調(diào)整。數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，采取調(diào)整預(yù)