浅埋暗挖软弱富水渗流地层变形特征及控制研究

摘要

近年来随着全国城市轨道交通的发展，浅埋暗挖法越来越被应用到城市软弱富水地层当中，相比干燥地层，软弱富水地层中修建隧道引发地层变形情况及其影响因素尚不明确，进而不能采取有效控制措施防止地层变形。本文依托长春市地铁一号线卫星广场站与既有车站换乘通道工程，通过理论分析、现场监测、数值模拟等方法深入分析软弱富水地层浅埋暗挖隧道施工地层变形特征及相关影响因素与控制措施，主要工作及分析成果如下:
　　(1)从理论上分析软弱富水地层变形机理，总结地层变形影响因素，及地表沉降预算方法，为后续实际工程情况分析和数值分析提供了理论基础。
　　(2)整理依托工程现场监测数据，结合现场施工具体情况，分类对比分析地下水渗流隧道前期塌方段和采取控制措施后期施工段地层变形情况，明确了地层变形发展阶段及影响范围，揭示了隧道施工地下水渗流对地层变形的重要影响。
　　(3)确定流固耦合问题求解方法，明确隧道开挖流固耦合分析边界条件和初始条件，分析隧道开挖流固耦合地层变形时效性，确定完全流固耦合分析类型;探讨并选择适合分析软弱富水地层的修正剑桥本构模型并计算相应参数。
　　(4)对比不考虑渗流与考虑渗流情况，考虑不同水位、不同注浆止水效果因素，从地表和拱顶沉降两个角度分析了隧道施工过程中围岩应力释放与地下水渗流地层失水固结作用引发地层变形机理。
　　(5)从围岩应力释放和地下水渗流地层失水固结两个方面进行不同开挖顺序、管棚+深孔注浆联合支护分析，并与实际工程情况进行对比验证，为软弱富水地层隧道开挖地层变形控制提供理论与技术依据。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1理论解析研究

1．2．2数值模拟研究

1．2．3模型试验研究

1．2．4地表沉降经验方法

1．3本文主要研究内容及工作

2软弱富水地层浅埋暗挖隧道施工期地层变形规律分析

2．1 浅埋暗挖地层变形原理及主要影响因素

2．1．1浅埋暗挖地层变形原理

2．1．2地层变形主要影响因素

2．2工程概况

2．2．1工程、水文地质条件

2．2．2隧道施工支护情况

2．3隧道塌方与治理分析

2．4地层变形监控量测分析

2．5本章小结

3 基于流固耦合理论的软弱富水地层变形机理及特征分析

3．1 软弱富水地层土体本构模型

3．1．1本构模型适用性探讨

3．1．2修正剑桥本构模型及参数确定

3．2隧道开挖流固耦合地层变形的时效性

3．3 流固耦合三维数值模型及施工模拟

3．3．1 三维数值模型及边界条件

3．3．2施工模拟

3．4结果分析

3．4．1不考虑渗流情况

3．4．2考虑渗流情况

3．4．3 不同开挖顺序考虑渗流情况

3．4．4不同开挖间距考虑渗流情况

3．4本章小结

4软弱富水地层管棚+深孔注浆支护地层控制分析

4．1 管棚+深孔注浆支护隧道开挖渗流矢量及孑L压场变化分析

4．2 管棚+深孔注浆支护隧道开挖地层变形分析

4．2．1地层变形历时分析

4．2．2地表沉降横向分布

4．2．3 围岩应力释放沉降与流固失水固结沉降分析

4．3 管棚+深孔注浆支护初期支护结构受力分析

4．5本章小结

5软弱富水地层浅埋暗挖隧道地层变形控制措施总结

5．1 管棚注浆

5．2全断面深孔注浆

5．3 CRD分部开挖

5．4本章小结

6．1主要结论

6．2展望

参考文献

附录

作者简历

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