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原文传递成都地铁砂卵石层地层特性及变形机理研究

论文题名：	成都地铁砂卵石层地层特性及变形机理研究
关键词：	地铁工程;砂卵石地层;盾构施工;变形机理
摘要：	成都地区砂卵石地层分布广泛，相较于一般地层，砂卵石地层性质特殊，在盾构施工中更容易出现较大的地层变形，造成地面沉降，严重时发生大面积坍塌。目前，关于砂卵石地层在盾构施工条件下地层变形的研究仍处于基础阶段，还不能完全解决实践中出现的问题。本文在成都地铁建设已有资料上，以成都地铁4号线西延线为基础，对砂卵石地层的地层特性进行总结，对盾构施工条件下砂卵石层的变形机理进行分析、研究。　　本论文的主要研究内容和成果如下: 　　1、成都地区砂卵石地层成因由上更新冲洪积成因至中更新冰碛、冰水堆积、冲洪积成因逐渐转换为晚更新世冰水～流水堆积成因，直至现代的河流阶地～河漫滩成因;砂卵石层主要分布于平原部分，大多数厚度13～27米，最大厚度可超30米，埋深1～3米，最大埋深可超7米。横向上，由北西向南东，砂卵石层埋深由小到大，含泥量由少到多，砂卵石比由小到大。纵向上砂卵石地层自老到新，风化程度渐减弱;卵石层密实度及承压力随深度增加。　　2、对研究区砂卵石层地层特性研究发现，砂卵石地层为非连续级配地层，粒径大于20mm质量占比在55％～90％之间，在地层组份中占绝对比重。研究区砂卵石形态特征差异不大，主要呈球状或椭球状，表面光滑摩擦系数小。砂卵石的排列方式为叠瓦式排列，粒径从东到西越来越大，卵石圆度、球度表现为从西到东越来越好。漂石的总体分布特征表现为:从西向东含量逐渐降低，由浅至深粒径逐渐增大。区间漂石含量均在0.75％以上，主要集中在深度10m～30m。漂石的平均天然抗压强度为157Mpa，抗荷能力强。砂层透镜体在区间分布较为均匀，级配较好，颗粒间含水量的变化是其液化流失的主要诱因。　　3、研究区砂卵石层工程地质特性整体较差;砂卵石层在盾构情况下的地层稳定性很差，地层互层情况严重（大粒径差，地层互层，砂、卵石互层），使得不同层地层工程特性不一。开挖面不同区域差异较大，造成开挖面稳定性降低;砂卵石层自稳性差，在受到外力扰动的情况下，会出现区域性掉块、垮塌，地层结构不稳定。　　4、通过对盾构的施工原理和地层盾构施工过程中响应情况的分析，得出砂卵石地层变形的主要原因是地层损失，并分析了地层损失的组成，得到了砂卵石层地层变形规律。　　5、针对砂卵石层离散性大、基本没有粘聚力、整体强度低单体强度高等显著特性，本文选用颗粒离散元法(PFC2D)对砂卵石层在盾构开挖过程中的变形情况进行模拟，得出了盾构施工时砂卵石层的变形情况、应力变化情况;同时还对砂卵石地层结构、漂石、砂层透镜体对地层变形的影响情况进行了模拟。　　6、结合砂卵石地层变形分析和数值模拟，确定了盾构施工过程中控制地层变形的关键控制区域为一拱形区域，位于隧道上部，厚度为0.5D（D为隧道直径），其横向范围由沉降槽宽度(W)及隧道中线埋深(H)决定。
作者：	刘观龙
专业：	地质工程
导师：	巫锡勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文