隐伏岩溶地层对半盖挖车站基坑稳定性影响及控制技术研究

摘要

本文以徐州地铁2号线七里沟车站为工程背景，研究区地质条件复杂，车站下伏地层有大范围的中风化石灰岩，岩溶中等发育，特别是隐伏岩溶会影响基坑变形和稳定性。由于车站附近人流量和车流量大、建筑物多，因此基坑开挖采用半盖挖法。针对以上情况本文主要研究对象为岩溶和基坑，使用理论分析、数值模拟与实测数据分析的方法对车站下隐伏岩溶对半盖挖基坑稳定性影响进行分析研究。通过对国内外文献资料的整理阐述了岩溶灾害与控制技术的研究现状与基坑稳定性研究现状，为本文提供了理论依据。 通过对车站钻孔与物探资料分析总结岩溶发育情况与分布特点，结合基坑设计方案需要对研究区发现的大直径溶洞R1、R19、R26进行顶板的稳定性分析，同时采用定性分析与定量分析，可以判断溶洞R1不稳定，R19、R26稳定。结合研究区基坑半盖挖的工程特点与难点，分析影响基坑稳定性因素。采用MIDAS软件模拟溶洞对半盖挖基坑开挖的影响，考虑基坑的半盖挖施工过程，选取基坑研究对象进行溶洞处理前后的数值分析。溶洞处理前后，溶洞局部位置支护结构竖向位移量从15.8mm到18mm，增大了2.2mm；溶洞对整体支护结构的水平位移从23.8mm到18.6mm，整体减小了5.2mm；立柱桩竖向位移的最大值从5.2mm增加到6.8mm，增大了1.6mm；基坑地表沉降最大值从4.9mm减小到1.6mm，减少了67.3%。对模拟结果进行分析，溶洞的存在会对基坑稳定性产生影响，同时对溶洞需要采用合理的方法进行处理。 七里沟站在支护结构顶布置50个监测点，结构变形测孔有50个，地面沉降监测点有154个，用这些监测点对基坑进行现场监测。随着基坑开挖深度的增加，立柱垂直位移LZX开始增加当达到一定值后增加速度变缓，最大值为6.98mm；桩体水平位移ZQT水平位移先增大后减小最大值为22.5mm，且桩体水平变形ZQT的最大值点随着深度的增加不断向下移动；地表沉降DBC监测点距离支护桩越近地面沉降值就越大最大值为1.5mm，当增大到一定数值时沉降量开始减少。针对七里沟车站存在的不稳定溶洞，分析实际工程中岩溶的处理方法、处理原则，对岩溶采取注浆加固进行处理。将实测数据与模拟数据进行对比可得，模拟结果与实测结果变形规律相同，所以可以采用数值模拟的方法初步评价溶洞对半盖挖基坑稳定性影响，为采取合理的工程措施提供指导。

目录

声明

致谢

变量注释表

1 绪论

1.1选题背景及其意义

1.2国内外研究现状及进展

1.2.1岩溶灾害与控制技术研究现状

1.2.2基坑稳定性研究现状

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

2 区域地质环境概况

2.1工程概况

2.2.1地形地貌

2.2.2地层岩性

2.2.3地质构造

2.2.3 气候特征

2.2.4水文地质

2.3 岩溶分布特点与评价

2.3.1岩溶钻孔分析

2.3.2岩溶物探分析

2.3.3岩溶稳定性评价

2.4本章小结

3七里沟半盖挖车站基坑特点

3.1半盖挖基坑施工特点

3.1.1车站基坑支护结构设计

3.1.2临时路面盖板体系

3.1.3工程难点与措施

3.2 影响半盖挖基坑稳定性因素

3.2.1固有因素对基坑影响

3.2.2设计因素对基坑影响

3.2.3施工因素对基坑影响

3.2.4岩溶对基坑的影响

3.3本章小结

4岩溶对半盖挖基坑稳定性分析

4.1 软件介绍

4.2岩溶与基坑的数值模拟

4.2.1模型的建立

4.2.2基本假设

4.2.3本构模型及单元类型

4.2.4 模型网格划分

4.2.5 半盖挖基坑开挖模拟

4.3岩溶对基坑开挖稳定性分析

4.3.1 基坑整体变形

4.3.2立柱垂直位移

4.3.3 地表沉降

4.4本章小结

5研究区岩溶控制技术

5.1岩溶处理方法

5.2溶洞处理原则

5.2.1溶洞注浆加固处理措施

5.2.2现场实际处理方法

5.3 本章小结

6实测数据分析及模拟对比分析

6.1 监测目的与重点

6.2.1 基坑监测控制值与报警值

6.2.2基坑监测仪器及精度

6.2.3基坑监测周期及频率

6.2.4研究区监测点布置

6.3监测分析

6.3.1立柱垂直位移LZX

6.3.2桩体水平位移ZQT

6.3.3地表沉降DBC

6.4模拟与实测数据对比分析

6.4.1立柱垂直位移LZX

6.4.2桩体水平位移ZQT

6.4.3地表沉降DBC

6.5本章小结

7结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

作者简历

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