【摘要】：開展西安黃土地區(qū)地鐵隧道施工誘發(fā)的圍巖與地表變形規(guī)律研究具有重要意義與工程應(yīng)用價值。本文以西安地鐵五號線一期工程岳家寨～榮家寨區(qū)間(簡稱岳榮區(qū)間)隧道工程為背景,采用理論分析、數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)測相結(jié)合的手段來開展研究工作。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)分析了西安黃土地區(qū)礦山法施工地鐵隧道的特點及隧道施工誘發(fā)的圍巖及地表變形規(guī)律。影響隧道圍巖及地表變形的主要因素包括土的物理力學(xué)性質(zhì)、地下水、隧道的埋深及覆跨比、隧道斷面幾何尺寸、開挖進(jìn)尺、施工方法、預(yù)支護(hù)措施、一次襯砌與二次襯砌和施工管理。(2)建立了基于荷載結(jié)構(gòu)法的隧道一次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布模型,給出了一次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布規(guī)律,基于此結(jié)果對隧道的一襯參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計。(3)采用FLAC軟件分別建立了岳家寨～榮家寨區(qū)間隧道工程CD法、CRD法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法三種三維計算模型,對比分析了不同工法下隧道施工誘發(fā)的地表、拱頂和收斂變形規(guī)律,研究表明該區(qū)間隧道的合理施工方案為CRD法。(4)制定了岳家寨～榮家寨區(qū)間隧道的圍巖和地表變形監(jiān)測方案并進(jìn)行了工程實踐。工程實踐表明,提出的CRD法施工方案保證了隧道施工過程中地表沉降、圍巖拱頂沉降和水平收斂量滿足安全施工的要求。實測結(jié)果與數(shù)值模擬預(yù)測的結(jié)果基本一致。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U231.3;U456.31
【圖文】：

除單渡線及過地裂縫段外區(qū)間其余段落采用盾構(gòu)法施工。圖 3.1 岳-榮區(qū)間位置平面圖3.1.1 地形地貌岳家寨～榮家寨區(qū)間位于雁翔路南段，區(qū)間線路自岳家寨起沿雁翔路向東方向鋪設(shè)，左線下穿石羊農(nóng)莊，在雁翔路南三環(huán)加油加氣站南側(cè)轉(zhuǎn)向東北，沿規(guī)劃的黃渠頭道路布設(shè)，建設(shè)場地起伏較大，總體程北低南高之勢，地面高程介于 463.00～482.67m，地貌單元屬黃土梁洼。3.1.2 工程地質(zhì)擬建場地內(nèi)地層為：地表分布有厚薄不均的全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）；其下為上更新統(tǒng)風(fēng)積（Q3eol）新黃土及殘積（Q3el）古土壤，再下為中更新統(tǒng)風(fēng)積（Q2eol）老黃土及殘積（Q2el）古土壤互層。主要地層特征自上而下分述如下：（1）第四系全新統(tǒng) Q4

地內(nèi)地下水位深度較深，地下水位位于地裂縫暗挖區(qū)間拱底以下降水。單渡線局部拱底在地下水位線以下，施工時需結(jié)合岳家寨措施。斷面地鐵隧道支護(hù)方案法施工區(qū)間正洞斷面尺寸為 9.22m×9.00m，由于此區(qū)間穿越地容易造成圍巖變形較大，因此采用礦山法進(jìn)行施工。由于區(qū)間斷難以快速穩(wěn)定，洞頂及兩幫土體易產(chǎn)生脫落及冒頂?shù)默F(xiàn)象，為了隧道圍巖變形較大，區(qū)間隧道在開挖前利用長為 3m，直徑為 行超前支護(hù)，布設(shè)于拱頂部位 150°范圍內(nèi)。隧道采用全斷面支復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，每開挖0.75m后及時的進(jìn)行格柵拱架的架設(shè)以及圍巖的變形過大，采用 I20 工字鋼為臨時支護(hù)，臨時支護(hù)架設(shè)完支護(hù)，使得各導(dǎo)洞開挖后能夠快速封閉成環(huán)，從而優(yōu)化隧道支護(hù)的穩(wěn)定性。一次襯砌采用 C25 早強(qiáng)噴射混凝土，二次襯砌采用 C3體的支護(hù)結(jié)構(gòu)見圖 3.2。

計算基本假定及模型1）基本假定假定支護(hù)結(jié)構(gòu)為彈性梁，且梁的變形為小變形，將結(jié)構(gòu)離散為足夠多個等進(jìn)行整體分析。假定支護(hù)與周圍巖土體間密貼，結(jié)構(gòu)一次成型�；靥畈牧系牧W(xué)參數(shù)不小的力學(xué)參數(shù)，且回填密實。用布置于各節(jié)點上的法向彈簧單元來模擬圍巖與結(jié)構(gòu)間的相互約束，即不巖土體間的切向摩擦力；假定彈簧不承受拉力，即不計圍巖與襯砌間的壓時的反力即為圍巖對結(jié)構(gòu)的彈性抗力。2）計算模型及方法次計算按照平面應(yīng)變假設(shè)，采用了結(jié)構(gòu)－荷載模式：由地下結(jié)構(gòu)的埋深以地質(zhì)特點，將結(jié)構(gòu)覆土換算成上覆土荷載和側(cè)土壓力，施加在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行，計算模型見圖 3.3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2747691