盾構隧道與溶洞安全距離及溶洞處治技術研究.pdf

1、隨著我國基礎建設重心逐步向巖溶地質(zhì)分布廣泛的西部地區(qū)傾斜，地鐵建設和地下管廊建設成為基建的重點項目，然而復雜多變的巖溶地質(zhì)儼然已成為西部軌道交通發(fā)展所面臨的巨大挑戰(zhàn)。特別是城市地鐵建設中，盾構隧道穿越溶洞密布的復雜環(huán)境時，若能合理的預測溶洞與隧道兩者間的安全距離并妥善處治隱患溶洞，不僅事關隧道施工安全和周圍建筑物安全，還有利于隧道百年內(nèi)的安全運營和減小高昂工程造價。因此本文將針對溶洞與隧道間的安全距離及溶洞處治技術展開系統(tǒng)研究，主要進行

2、了以下幾方面的工作:
　　(1)首先從隧道與溶洞結構穩(wěn)定性角度出發(fā)，基于巖層破壞機理討論了溶洞存在時，隧道開挖引起的圍巖應力變化;進而提出巖溶隧道安全距離的判斷依據(jù)，即溶洞塑性區(qū)與隧道開挖塑性區(qū)貫通時，該臨界狀態(tài)所對應的兩者最短距離為安全距離;歸納總結出影響安全距離的七大因素及取值范圍。
　　(2)研究了不同溶洞狀態(tài)下，盾構隧道開挖的圍巖穩(wěn)定狀態(tài)?？紤]盾構隧道開挖與溶洞的空間效應，建立了盾構隧道開挖的三維有限元數(shù)值模型。鑒于

3、溶洞形式多變，針對溶洞數(shù)量、溶洞相對于隧道位置以及不同填充狀態(tài)三種形式，從位移場、應力場、塑性區(qū)域全面分析了巖溶隧道開挖的圍巖變化，并得出了多個溶洞比單個溶洞對隧道影響更大、隧道各個方位溶洞影響各不相同及填充物對溶洞穩(wěn)定性影響較小的規(guī)律。
　　(3)設計并建立了巖溶隧道安全距離與各個影響因素關系的預測模型。為進一步了解巖溶隧道安全距離與各影響因素間的具體關系，篩選出圍巖參數(shù)、側壓力系數(shù)、隧道埋深、溶洞高寬、溶洞跨度、溶洞相對位置六

4、個重要因素，采用均勻設計法設計了關于巖溶隧道安全距離的48組數(shù)值模擬試驗，針對雙溶洞位于隧道上部、隧道側部及隧道下部三種大工況，分別進行16種影響因素組合的數(shù)值模擬，每一種組合經(jīng)過不斷折減雙溶洞與隧道距離，直至恰好達到臨界狀態(tài)，獲得相應安全距離。采用統(tǒng)計學中逐步回歸法分析各個影響因素與安全距離的線性關系以及相關性影響，獲得討論范圍內(nèi)安全距離的預測模型。
　　(4)針對南寧市巖溶區(qū)盾構隧道開挖工程實例，結合安全距離預測模型對位于隧道