【摘要】：隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,城市地鐵工程蓬勃發(fā)展。城市地鐵工程的顯著特點(diǎn)是埋深淺、地質(zhì)條件差、地表建筑物及地下管線密集,這些特點(diǎn)決定了地鐵施工會對周圍環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。其中,地表沉降對周圍環(huán)境的影響最為突出。在城市地鐵工程開挖工法中,淺埋暗挖法具有避免大量拆遷改建,對城市交通干擾小的特點(diǎn),使其得以迅速發(fā)展。與此相關(guān)也涌現(xiàn)出大量的巖土工程技術(shù)問題,例如淺埋暗挖車站所處地層的性質(zhì)、覆土厚度、施工方法、支護(hù)方式、結(jié)構(gòu)斷面形式與大小都會對地表沉降產(chǎn)生影響,甚至造成嚴(yán)重的后果。因此,如何在地鐵施工過程中防止坍塌,可靠地預(yù)計和有效地控制城市地鐵施工所引起的地面沉陷,以保護(hù)工程沿線建筑物和地下管線的安全,己成為城市地鐵工程建設(shè)中亟待解決的重要課題。 青島處于花崗巖地區(qū),地鐵工程常遇到上部土層、下部巖層的典型地質(zhì)條件,即所謂土巖組合地層,其設(shè)計施工難度大,暗挖車站的埋深、工序、結(jié)構(gòu)與地層變形特性等施工力學(xué)行為,尤其是土巖組合地質(zhì)條件下大跨度暗挖車站的合理埋深及巖跨比研究在國內(nèi)外較少見,開展這方面的研究很有必要。 本文以正在建設(shè)中的青島地鐵工程為依托,選取典型暗挖車站為研究對象,重點(diǎn)研究了土巖組合地區(qū)暗挖車站施工對地表沉降的影響。研究的具體內(nèi)容和取得的主要成果有： (1)歸納總結(jié)了國內(nèi)外有關(guān)地鐵施工引起地表沉降方面的研究成果,對土巖組合地層車站施工引起的地表沉降原因、機(jī)理、主要因素等進(jìn)行了理論研究,認(rèn)為地表沉降主要由施工擾動、超挖、圍巖收斂和襯砌變形以及土體固結(jié)等引起,這些誘因?qū)е聨r土體應(yīng)力釋放和土體固結(jié),若巖石上方覆蓋層為欠固結(jié)土,較易產(chǎn)生較大沉降。 (2)采用數(shù)值模擬方法,計算了地鐵暗挖車站開挖施工引起的因地層損失、開挖擾動、固結(jié)沉降等因素造成的地表沉降,并對模擬結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)分析；提出并驗證不同施工方法在土巖組合地層中施工對沉降的影響特征。研究表明：青島地層中不同風(fēng)化程度的花崗巖自穩(wěn)能力遠(yuǎn)優(yōu)于一般土層,通過合理的巖跨比設(shè)計可有效利用入巖深度,從而更好地控制城市地鐵施工變形。 (3)通過研究地鐵暗挖車站施工中引起地表沉降的各種主要影響因素(如埋深、洞徑、地層參數(shù)、襯砌剛度等)的權(quán)值分配,研究并修正土巖組合地區(qū)地鐵車站施工引起地表沉降的影響函數(shù)及經(jīng)驗公式,并與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行驗證。 (4)通過對數(shù)值計算與實測結(jié)合的方法,研究了土巖組合地層條件下地鐵車站爆破震動引起地震波的傳播規(guī)律及其對地表沉降的的影響。研究表明在爆破后的短暫時間段,地表的豎向變形存在一定的反復(fù)衰減式的振蕩。爆破能造成隧道上方巖體的震動密實,但對上覆土層也有一定不良影響,造成地表沉降增大。研究表明,爆破最大可導(dǎo)致地表沉降增加5~10mm,施工中應(yīng)注意爆破震動的控制。 上述研究可為實際工程施工提供理論依據(jù)和指導(dǎo)作用,對“土巖組合”地層大跨度暗挖車站施工引起地表沉降的研究提供借鑒,對后續(xù)工程的施工具有重要參考價值。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：U231.3;X82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2666008