硬巖地區(qū)淺埋暗挖隧道施工地表沉降特征模型試驗研究
發(fā)布時間：2021-04-18 17:14
城市地鐵隧道開挖會對圍巖產生擾動并破壞其穩(wěn)定性,嚴重時甚至引起地層失穩(wěn)而造成路面塌陷事故。為研究城市地鐵淺埋暗挖隧道施工所引起的地表沉降基本特征,以青島硬巖（花崗巖）地層為例,通過室內三維模型試驗對隧道開挖過程進行了動態(tài)模擬,總結出不同工況下開挖所引起的地表沉降規(guī)律,同時將數(shù)值模擬結果與室內試驗結果作對比分析。研究結果表明:淺埋隧道的開挖會引起以地表沉降為主的地層變形,其橫向沉降數(shù)值分布會呈現(xiàn)出"兩側小中間大"的沉降槽,這與數(shù)值模擬結果較為相符,即隧道正上方的沉降變形最大,越是偏離隧道中軸線則地表受開挖擾動越小;而縱向地表沉降則分為"緩慢變形""劇烈變形"以及"變形穩(wěn)定"三個階段,上述階段的影響范圍基本維持在距掌子面-1.6D～1.6D（D為隧道洞徑）。因此,試驗所得結果可以應用在硬巖地區(qū)淺埋暗挖施工當中。
【文章來源】：科學技術與工程. 2020,20(31)北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
試驗車站地層縱剖面示意圖
本模型試驗系統(tǒng)包括:模型土箱、隧道氣囊模型及加卸壓系統(tǒng)、地層變形監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),如圖2所示。其中,試驗模型土箱采用亞克力材料制作而成,規(guī)格為800 mm(長)×600 mm(寬)×600 mm(高);隧道氣囊模型及加卸壓系統(tǒng)則包括由聚氨酯材料加工而成的5段可單獨充放氣的連體圓形斷面隧道氣囊模型(?200 mm)和功率為800 W的空氣壓縮機兩個部分;地層變形位移監(jiān)測系統(tǒng)包括全站儀、自貼式反射片、箔式微型土壓力盒;監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則由計算機、多通道數(shù)據(jù)采集儀和相關數(shù)據(jù)采集軟件組成。2.2 相似材料的選取
通過上述相似材料配比與抗壓試驗,最終確定A組(中風化粗粒花崗巖層)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=70∶7∶11;B組(強風化粗�；◢弾r層)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=90∶1∶9。不同風化程度的粗�；◢弾r相似材料與原型的物理力學參數(shù)對比見表1。表1 花崗巖層相似材料物理力學參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of similar materials in granite layer 巖性 類型 γ/(kN·m-3) σ/MPa 中風化 原型 25 29 模型A 24.8 0.39 強風化 原型 24 17 模型B 23.7 0.25
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于特征分離原則的大比例砂土類縮尺模型相似材料配比研究[J]. 蔡松林,闕云,李艷龍. 有色金屬(礦山部分). 2018(03)
[2]基于正交設計的Ⅳ,Ⅴ級圍巖相似材料[J]. 黃戡,詹艷云,馬啟昂,李依,胡浩. 長沙理工大學學報(自然科學版). 2018(01)
[3]復雜隧道圍巖結構穩(wěn)定性及其控制[J]. 張頂立,孫振宇. 水力發(fā)電學報. 2018(02)
[4]淺埋暗挖大斷面區(qū)間隧道施工地表沉降規(guī)律及控制措施研究[J]. 康雪軍,郭建峰,姚文博,王琦,曾德光,孫彥輝. 施工技術. 2017(S2)
[5]砂土中隧道施工條件下管土相互作用的室內模型試驗研究[J]. 王正興,繆林昌,呂偉華. 工業(yè)建筑. 2017(02)
[6]瀝青砂混合料新型軟巖相似材料的試驗研究[J]. 李媛,王永巖. 青島科技大學學報(自然科學版). 2014(05)
[7]拱蓋法隧道圍巖穩(wěn)定性模型試驗研究[J]. 楊忠年,紀召啟,劉泉維. 現(xiàn)代隧道技術. 2014(05)
[8]模型試驗相似理論研究[J]. 雷敏. 企業(yè)技術開發(fā). 2014(27)
[9]深圳富水復合地層地鐵隧道暗挖施工引起地表沉降規(guī)律的研究[J]. 李濤,韓雪峰,黃華,劉偉. 現(xiàn)代隧道技術. 2014(02)
[10]大跨隧道拱蓋法施工地層沉降分析[J]. 杜子建. 鐵道標準設計. 2014(03)
博士論文
[1]公路隧道地震動響應分析及減震層模型試驗[D]. 鄭升寶.重慶交通大學 2016
[2]土巖組合地層大跨度淺埋暗挖車站施工環(huán)境效應研究[D]. 鄭建國.中國海洋大學 2011
碩士論文
[1]石蠟、砂、石膏作為軟巖相似材料的力學性能實驗研究[D]. 甘小南.青島科技大學 2017
[2]地層空洞影響下城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律及控制技術研究[D]. 何岳.北京交通大學 2012
本文編號：3145859
【文章來源】：科學技術與工程. 2020,20(31)北大核心
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
試驗車站地層縱剖面示意圖
本模型試驗系統(tǒng)包括:模型土箱、隧道氣囊模型及加卸壓系統(tǒng)、地層變形監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),如圖2所示。其中,試驗模型土箱采用亞克力材料制作而成,規(guī)格為800 mm(長)×600 mm(寬)×600 mm(高);隧道氣囊模型及加卸壓系統(tǒng)則包括由聚氨酯材料加工而成的5段可單獨充放氣的連體圓形斷面隧道氣囊模型(?200 mm)和功率為800 W的空氣壓縮機兩個部分;地層變形位移監(jiān)測系統(tǒng)包括全站儀、自貼式反射片、箔式微型土壓力盒;監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則由計算機、多通道數(shù)據(jù)采集儀和相關數(shù)據(jù)采集軟件組成。2.2 相似材料的選取
通過上述相似材料配比與抗壓試驗,最終確定A組(中風化粗粒花崗巖層)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=70∶7∶11;B組(強風化粗�；◢弾r層)的相似材料配比,河砂∶水泥∶石膏=90∶1∶9。不同風化程度的粗�；◢弾r相似材料與原型的物理力學參數(shù)對比見表1。表1 花崗巖層相似材料物理力學參數(shù)Table 1 Physical and mechanical parameters of similar materials in granite layer 巖性 類型 γ/(kN·m-3) σ/MPa 中風化 原型 25 29 模型A 24.8 0.39 強風化 原型 24 17 模型B 23.7 0.25
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于特征分離原則的大比例砂土類縮尺模型相似材料配比研究[J]. 蔡松林,闕云,李艷龍. 有色金屬(礦山部分). 2018(03)
[2]基于正交設計的Ⅳ,Ⅴ級圍巖相似材料[J]. 黃戡,詹艷云,馬啟昂,李依,胡浩. 長沙理工大學學報(自然科學版). 2018(01)
[3]復雜隧道圍巖結構穩(wěn)定性及其控制[J]. 張頂立,孫振宇. 水力發(fā)電學報. 2018(02)
[4]淺埋暗挖大斷面區(qū)間隧道施工地表沉降規(guī)律及控制措施研究[J]. 康雪軍,郭建峰,姚文博,王琦,曾德光,孫彥輝. 施工技術. 2017(S2)
[5]砂土中隧道施工條件下管土相互作用的室內模型試驗研究[J]. 王正興,繆林昌,呂偉華. 工業(yè)建筑. 2017(02)
[6]瀝青砂混合料新型軟巖相似材料的試驗研究[J]. 李媛,王永巖. 青島科技大學學報(自然科學版). 2014(05)
[7]拱蓋法隧道圍巖穩(wěn)定性模型試驗研究[J]. 楊忠年,紀召啟,劉泉維. 現(xiàn)代隧道技術. 2014(05)
[8]模型試驗相似理論研究[J]. 雷敏. 企業(yè)技術開發(fā). 2014(27)
[9]深圳富水復合地層地鐵隧道暗挖施工引起地表沉降規(guī)律的研究[J]. 李濤,韓雪峰,黃華,劉偉. 現(xiàn)代隧道技術. 2014(02)
[10]大跨隧道拱蓋法施工地層沉降分析[J]. 杜子建. 鐵道標準設計. 2014(03)
博士論文
[1]公路隧道地震動響應分析及減震層模型試驗[D]. 鄭升寶.重慶交通大學 2016
[2]土巖組合地層大跨度淺埋暗挖車站施工環(huán)境效應研究[D]. 鄭建國.中國海洋大學 2011
碩士論文
[1]石蠟、砂、石膏作為軟巖相似材料的力學性能實驗研究[D]. 甘小南.青島科技大學 2017
[2]地層空洞影響下城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律及控制技術研究[D]. 何岳.北京交通大學 2012
本文編號：3145859
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