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原文传递深厚杂填土地层地铁隧道暗挖引起地表变形及施工优化研究

论文题名：	深厚杂填土地层地铁隧道暗挖引起地表变形及施工优化研究
关键词：	地铁隧道;暗挖施工;工艺优化;深厚杂填土地层;地表变形
摘要：	随着我国经济水平的不断提高，城镇化速度不断加快，城市用地日趋紧张，交通阻塞已经成为目前城市发展的难题。地铁作为一种常用的交通工具，对于缓解交通具有越来越重要的作用，但是地铁隧道穿越地层时的复杂性以及周围建筑物等设施给地铁隧道建设带来了一系列施工技术难题。在地铁隧道暗挖施工过程中，经常会遇到不同的地质条件，含有大量建筑垃圾和生活垃圾的杂填土就是其中之一，其不仅影响地铁暗挖施工安全与稳定，还会引起的地表变形问题，导致建筑物失稳，对城市的建设十分不利。本文以西安市地铁八号线某标段工程暗挖隧道为背景，结合该地区的工程地质条件，基于现场监测数据分析，利用数值模拟软件对暗挖隧道穿越杂填土地层施工过程中地表变形、围岩以及衬砌结构的应力和变形进行分析，保证变形控制在合理范围内提出施工优化的具体措施。本文的研究成果主要有：　　（1）杂填土地层暗挖隧道施工过程中采用的是洞内注浆和地表注浆相结合的注浆方式，根据现场监测研究发现杂填土地表注浆加固引起地表沉降相比洞内注浆加固引起地表沉降较小。　　（2）采用FLAC 3D软件建立暗挖隧道穿越杂填土地层某典型断面的数值计算模型，通过现场施工监测的地表沉降数据与数值模拟结果的比较分析，验证了所建立模型的合理性，并可用于其他工况下的数值分析。　　（3）暗挖隧道穿越杂填土地层时围岩各应力呈层状分布，埋深越大应力越大，在隧道洞径约1倍范围内的区域应力等值线有明显的弯曲现象，此区域为隧道开挖扰动区。在暗挖隧道开挖过程中，围岩影响范围和变形逐渐增大并趋于稳定。　　（4）暗挖隧道穿越杂填土地层时衬砌结构两侧壁附近出现应力集中表现为压应力，隧道拱顶附近出现应力扩散现象表现为拉应力。衬砌结构最大水平变形出现在隧道侧壁，拱顶出现最大竖向变形表现为沉降，拱底表现为隆起。　　（5）暗挖隧道穿越杂填土地层时在隧道中轴线处地表水平变形为零，呈中心对称分布。地表竖向变形在隧道中轴线处最大，呈轴对称分布。在分析暗挖隧道穿越杂填土地层开挖掘进过程中对地表竖向变形的影响时大致分为4个阶段，杂填土注浆加固阶段、隧道开挖扰动前期阶段、隧道开挖扰动后期阶段和逐渐平稳阶段。　　（6）对杂填土地层暗挖隧道的不同开挖进尺、注浆范围以及不同穿越方式三种条件下进行变形对比分析，并结合实际施工中遇到的情况，在保证变形控制在合理范围内，将杂填土地层暗挖隧道开挖进尺提高到0.75m、注浆范围缩小为2m以及针对拱底下方围岩存在湿陷性黄土采用微型桩进行杂填土地基处理来满足承载力要求，达到施工优化目的。
作者：	何立强
专业：	土木水利
导师：	张玉;邓国华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安工业大学
学位年度：	2023