低岩跨比软岩地铁隧道上覆管线变形规律

为科学预测低岩跨比条件下软岩地铁隧道开挖后上覆岩土层及其管线的变形规律,针对隧道上覆岩层与土层客观移动规律的差异,考虑开挖时隧道围岩的施工扰动,构建低岩跨比隧道上覆岩土层的“类双曲”移动模型,据此提出地表沉降槽宽度的计算式,并基于Hoek-Brown强度准则给出隧道上覆地层损失率的确定方法,在此基础上运用弹性地基梁理论分析隧道上覆管线的变形规律。以南宁某上覆排水管、天然气管和给水管3种不同材质管线的地铁区间隧道工程为例进行验证。结果表明:地表沉降槽宽度随上覆岩层厚度增加而减小,随上覆土层厚度增加而增大;管线竖向挠曲位移、转角、弯矩及剪力与扰动程度正相关;管线转角、弯矩及剪力随其埋深和管隧夹角增加而增大,但竖向挠曲位移却随管隧夹角增加而减小;各管线沉降区域均主要集中于距隧道中轴线12 m范围内,竖向挠曲位移理论计算与现场监测结果误差均小于10%,且对天然气管和给水管的预测精度更高。

不同覆跨比下浅埋软弱隧道的破坏模式

为了研究不同覆跨比条件下浅埋软弱隧道围岩的破坏模式,通过室内模型试验对隧道围岩破坏的过程进行模拟;利用强度折减法原理对模型试验进行有限差分数值验证,得出了二者基本一致的结论;通过对模型试验与数值模拟结果的分析,推导基于岩柱理论的修正算法。研究结果表明:浅埋软弱隧道围岩的破坏最早从拱顶开始,由于拱顶塌落区的形成,拱顶两边产生类似滑坡的塌落效应,即浅埋破碎围岩隧道的"二阶段"破坏;当覆跨比较小时,围岩的自承能力弱,围岩塌落速度快,塌落体积少,形成塌穿型塌方;当覆跨比为3.0时,形成了浅埋压力拱,破坏已不能到达地表;当覆跨比为2.5时,围岩塌落形成的塌落体体积及破裂区影响区域最大,施工时支护应及时,保证其安全。

上软下硬地层暗挖地铁隧道合理岩跨比探讨及实例分析

岩跨比选择是上软下硬地层地铁隧道规划设计中的关键技术问题之一,文章在对上覆软弱地层厚度、隧道跨度和下卧围岩质量进行深入分析的基础上,采用经验公式与数值计算相结合的方法,对地铁隧道合理岩跨比进行了综合探讨,并结合工程实例进行了验证分析。结果表明：地铁隧道合理岩跨比受上覆软弱地层厚度影响较小,受隧道跨度和下卧岩层质量影响较大;隧道跨度越大、岩层质量越好,合理岩跨比值越小;将0.27-0.3和0.5-0.6作为青岛微风化岩层大跨地铁车站隧道和中风化岩层塔柱式地铁车站隧道合理岩跨比范围有可靠理论依据。

临界散体柱主要影响因素研究

地下矿山采用空场法或崩落法开采时,空区顶板岩层冒落至地表后,引起的岩移对地表工业设施及环境构成了严重威胁,临界散体柱理论的提出为地表岩移控制提供了新思路。以锡林浩特萤石矿急倾斜中厚矿体浅孔留矿法开采现状作为工程背景,通过现场监测调研与相似物理试验,研究了临界散体柱的主要影响因素。结果表明:①临界散体柱高度随着矿体倾角增加而减小,随着井下放矿的进行,松动散体柱高度仅为散体总高度的39.4%~45.7%,其上方密实散体柱对于限制岩移起主要作用;②针对不同的矿体厚度,通过增加散体充填高度降低厚跨比,可控制地表塌陷范围;③围岩适当变形可以增加散体的被动侧压力,降低塌陷坑边壁岩体稳定所需的临界散体柱高度;④塌陷坑散体结拱特性受散体粒径分布与塌陷坑宽度的共同影响,控制着临界散体柱的有效作用高度,锡林浩特萤石矿散体临界结拱粒径范围为0.5~0.7 m,临界结拱宽度为3.5~4.0 m,远小于塌陷坑的实际分布宽度,即散体能够保持连续流动,表明临界散体柱理论能够较好地应用于锡林浩特萤石矿。

基于拱部CD法修筑的土岩复合地层双层初期支护拱盖法隧道结构稳定性研究

文章以青岛地区典型的"上软下硬"土岩复合地层为工程地质背景,在充分调研、统计、归纳地层纵深岩土体力学参数的分布规律及特征的基础上,以初期支护拱盖"拱脚岩跨比"作为控制变量,建立拱部CD法修筑的拱盖法隧道结构稳定性分析模型,对不同拱脚岩基岩性+覆岩厚度组合下的结构变形规律和拱脚岩体塑性区分布特征进行分析、总结,提出了相应的工程支护方案和控制措施,建议优先考虑将拱脚置于微风化岩基上,同时保证拱脚嵌岩深度不小于4 m,既能减小拱顶埋深、控制结构变形、降低施工风险,又能节约侧墙支护成本、实现无撑快速作业,工程效益和经济效益显著。