岩溶隧道道床上浮机制及底鼓特征数值分析

由于岩溶贯通形态复杂,地下水丰富,对隧道基底局部水压和隧道结构裂缝及层间黏结强度影响较大,易发生隧道道床脱空上浮底鼓现象,危及运营行车安全。将道床上浮情况分为道床横向脱空与纵向脱空两大类,分别开展3种阶段工况下道床在不同水头高度下的上浮量对比分析,结果表明:上浮过程可划分3个阶段:地下水入渗阶段,该阶段仰拱-填充层孔隙水压力降低,道床孔隙水压力增高;黏结失效阶段,临界水头高度与道床板厚度、道床与仰拱填充间黏结强度之间的关联阶段;道床局部上浮脱空阶段,黏结强度对临界水头高度的影响远大于道床板厚度。第一阶段层间黏结良好条件下,上浮水压需要约6.32 MPa;黏结力较弱时,上浮水压仅需66.69 kPa左右。第三阶段横向中部脱空情况下,25 m水头压力下道床层间应力值为1.85 MPa以上,对应最大上浮值为0.22 mm。第三阶段纵向局部脱空情况下,当道床脱空段增大至10 m时,25 m水头压力环下道床最大上浮值为6.83 mm,达到影响行车的上浮阈值8.00 mm。综上可知,隧道道床黏结失效,易诱发道床上浮底鼓。层间增强黏结措施的有效布设,可抑制道床上浮底鼓。建议采用钻孔泄水和补打道床锚杆等应急措施。

盾构隧道穿越液化地基上浮振动台试验分析

随着城市地铁线路不断增加,可能出现盾构隧道穿越液化地层的现象。一旦发生地震,盾构隧道存在上浮破坏的潜在风险。为深入研究盾构隧道周边液化地层的动力响应,针对相同密实度砂土在3种不同峰值加速度作用下开展室内振动台试验,分析土体中超静孔压的发展特性和隧道上浮规律。结果表明:1)砂土液化最先发生在地表及浅层土体处,随着深度增加砂土液化程度逐渐降低,即增加隧道埋深有利于降低隧道液化程度。2)模型试验揭示盾构隧道的上浮机制,即使液化地基未完全液化,当超静孔隙水压力引起的上浮力大于隧道残余上覆有效土压力与隧道重力之和时,隧道将出现上浮。设计时可从消除液化地基和增加隧道重力2个方面入手,提高盾构隧道的抗上浮能力,确保隧道结构在地震时的安全。