隨著城市化進(jìn)程不斷加快,地鐵和地下道路建設(shè)規(guī)模也在不斷增長。然而,由于城市地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜,地層缺陷、管線滲漏等問題導(dǎo)致地層中存在空洞,對鄰近淺埋暗挖隧道施工造成不利影響。因此,開展淺埋暗挖隧道鄰近地層空洞圍巖變形規(guī)律研究和地層空洞近接影響分區(qū)研究,并實現(xiàn)隧道鄰近地層空洞施工影響分析與評價就顯得極為重要。本文采用數(shù)值模擬、模型試驗和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論等手段,對以上問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究,主要工作內(nèi)容和成果如下:(1)利用FLAC~（3D）模擬了 45種空洞工況,得到在不同空洞位置、空洞尺寸和洞隧凈距條件下淺埋暗挖隧道圍巖變形規(guī)律,數(shù)值模擬結(jié)果表明,整體上,空洞尺寸越大,地層變形越大,圍巖破壞越嚴(yán)重;在2～3m范圍內(nèi),洞隧凈距減小,圍巖穩(wěn)定性變差,地層變形增大;同時,空洞在隧道斜上方、側(cè)方和斜下方時對淺埋暗挖隧道施工安全影響較大。(2)通過開展三維模型試驗,對不同空洞條件共9種工況進(jìn)行研究,得到相應(yīng)地表沉降變化規(guī)律,試驗結(jié)果表明,空洞在隧道上方時,洞隧凈距越小,地表沉降越大;空洞尺寸增大,地表沉降與沉降槽寬度增大;空洞在隧道斜上方和側(cè)方位置時,地表沉降槽曲線向空洞一側(cè)偏移,且地表沉降值大于空洞在隧道上方位置,以上試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合。(3)參考隧道近接施工影響分區(qū)方法,并結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果得到的地表附加位移和隧道圍巖附加位移變化規(guī)律,嘗試對淺埋暗挖隧道鄰近地層空洞近接影響分區(qū)進(jìn)行劃分�；诘乇砀郊游灰茰�(zhǔn)則和隧道圍巖附加位移準(zhǔn)則,得到不同空洞尺寸下的影響分區(qū)結(jié)果。(4)基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論和方法,利用數(shù)值計算結(jié)果建立淺埋暗挖隧道鄰近地層空洞施工安全風(fēng)險分析模型,開展風(fēng)險因素分析、風(fēng)險預(yù)測和風(fēng)險診斷。通過風(fēng)險因素分析,得到風(fēng)險等級排序為:空洞位置空洞尺寸洞隧凈距;通過風(fēng)險預(yù)測,得到不同空洞參數(shù)條件下的風(fēng)險等級概率分布和最大概率風(fēng)險等級;通過風(fēng)險診斷,由已知圍巖變形結(jié)果得到空洞風(fēng)險因素概率分布和最大概率空洞狀態(tài)。此外,本文結(jié)合實際提出了淺埋暗挖隧道鄰近地層空洞施工安全風(fēng)險控制體系,通過數(shù)據(jù)庫構(gòu)建、模型構(gòu)建等手段最終實現(xiàn)風(fēng)險控制,為淺埋暗挖隧道鄰近地層空洞施工安全提供保障。
【學(xué)位單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455.4
【部分圖文】：

??基礎(chǔ)，從而形成系統(tǒng)的研究成果。本文研宄技術(shù)路線如圖１．２所示：??淺埋暗挖隧道鄰近地層空?＼、、??／?洞圍巖變形規(guī)律研宄??！?Ｉ?■?：??Ｉ?Ｉ??：?數(shù)值模擬?｜模型試驗｜?ｉ??｜?Ｉ?１?，?ｉ??；?不同空洞大小、洞隧凈距、?不同空洞大小、洞??：?｜空洞位置１４５種工況?險凈距、空洞位置?；??ｉ?｜?共９種工況?：??！?［？］?［？］?ｆＳ］?Ｉ?地表沉降監(jiān)測?Ｉ?ｉ??ｉ?面發(fā)區(qū)分?水平?拱頂沉降?Ｉ?Ｊ?Ｉ??Ｉ?展變?布變?位移?沉降?變化，互相驗證?ｉ?Ｉ地表沉＇降變化Ｉ?：??：?化規(guī)?化規(guī)?變化?變化?規(guī)律?艦撕￣Ｉ?＾??；??＼?Ｌ＾Ｊ?Ｌ？Ｊ?Ｉ規(guī)律Ｉ?Ｉ規(guī)律Ｉ丨?丨?／??Ｌ??ｚｒ????????數(shù)據(jù)支持?規(guī)律支持??Ｉ????４?應(yīng)用???????／?淺埋暗挖隧道鄰近地＞空洞近接影響分區(qū)Ｉ?＼、＿／淺埋暗挖隧道鄰近地層空洞施工、??１?＼：?影響分析與評價?ｉ??：?Ｉ?？?；；?］?；??ｉ?地表附加位移｜?｜隧道圍巖附加｜?：：?ｊ￣￣＇￣?￣＼?：??ｉ?１判定，準(zhǔn)則＿?｜鋒移判＾定準(zhǔn)則?：；淺埋暗挖?淺埋ｂ音挖?：??：?ｒ?１?ｔ?１—ｊ?ｉ：?隧道鄰近?險道鄰近?‘：??；１—＊—?—＊—?—＊—ｉ：?地層空洞?地層空洞?丨??丨直徑Ｉｍ空洞?直徑２ｍ空洞?直徑３ｍ空洞丨丨?施工安全?施工安全?丨??：?Ｉ?Ｉ?Ｉ?：！?風(fēng)險分析?風(fēng)險控制?：：??ｉ?「」?ｒ－Ｊ—

?方位置定為０°線，隧道斜上方、隧道側(cè)方、隧道斜下方和隧道下方位置分別對應(yīng)??為４５°、９０°、１３５°和１８０°。圖２．１為模型示意圖。???６０ｍ???．０°??Ｉ??中?／４５°??１２ｍ?４．?／??—Ｕ?６ｍ?〇■〇■〇■?－－?９０＊??Ｚ?ｆ?＼??＿?！?＇、１３５。?４５ｍ??Ｉ?１８０°??空洞ｚ??圖２．１模型示意圖??Ｆｉｇ．２．１?Ｍｏｄｅｌ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??由于空洞的產(chǎn)生原因復(fù)雜多樣，空洞形狀往往并不規(guī)則，而是由多方面的因??素決定的，但對于一個周邊圍巖穩(wěn)定的洞室而言，應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)是使空洞周邊圍??巖受力分布合理。由于圓形孔周邊應(yīng)力集中程度相對較小，很明顯無折角的曲線??形空洞周邊圍巖的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)好于有折角的直線形空洞，因此國內(nèi)外學(xué)者多將地??層空洞簡化為圓形或橢圓形［７］。此外，本文主要研究空洞大小、洞隧凈距以及空洞??位置等因素對淺埋暗挖隧道施工安全影響，而空洞自身形狀特征并沒有分析。因??此，為了簡化和保證模型試驗的可行性，本文將空洞假定為圓形進(jìn)行分析。??本文主要研究城市淺埋暗挖隧道施工中遇到的地層空洞問題

２．３．１隧道上方空洞對圍巖變形影響規(guī)律??（１）地表沉降規(guī)律??如圖２．２所示，當(dāng)空洞在隧道上方時，空洞直徑越大，洞隧凈距越小，最大地??表沉降越大，表明空洞尺寸越大、空洞距離隧道越近，對圍巖變形影響程度越大。??隨著空洞直徑增大，當(dāng)空洞距離隧道越近，地表沉降增大幅度越大，空洞與??隧道的距離效應(yīng)（即地表沉降隨洞隧凈距變化而變化的幅度）更加明顯。當(dāng)空洞??直徑為ｌｍ時，洞隧凈距ｌｍ的最大地表沉降為－１２．７６ｍｍ，而洞隧凈距３ｍ的最大??地表沉降為－１１．９１ｍｍ，兩者僅相差０．８５ｍｍ，即當(dāng)空洞直徑為ｌｍ時，洞隧凈距增??大對地表沉降影響并不顯著；當(dāng)空洞直徑為２ｍ時，洞隧凈距ｌｍ的最大地表沉降??為－１８．９３ｍｍ，洞隧凈距３ｍ的最大地表沉降為－９．４０ｍｍ，兩者相差９．５３ｍｍ，空洞??的距離效應(yīng)明顯增強(qiáng)；當(dāng)空洞直徑為３ｍ時，空洞的距離效應(yīng)更為顯著。??此外
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2859572