不同埋深下地铁隧道围岩破坏的试验研究.pdf

现代隧道技术 NELLⅡqG 不同埋深下地铁隧道围岩破坏的试验研究 MODERNTUN TECl-INOLOGY 文章编号：1009—6582(2013)06—0085—09 不同埋深下地铁隧道围岩破坏的试验研究 李倩倩 张顸立 张成平 房倩 (北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室，北京100044) 摘 要 文章采用模型试验对北京粘性地层中不同埋深条件下地铁区间隧道的围岩变形和破坏规律进行了研 究。相似模型试验分析结果表明，随着埋深的增加，相应增大了地层变形传递到地表的距离，同时地层中拱结构的存 在也在一定程度上阻隔了地层变形的发展．进而降低了地表沉降值；不同埋深下地铁隧道围岩的破坏过程是类似 的，首先是起拱处的围岩发生剪切滑移破坏，然后是顶部围岩发生拉剪破坏。不同埋深下围岩破坏的特点是：埋深小 于2．5D(D为隧道等效直径)时，隧道围岩塌落破坏可发展到地表，塌落形式类似椎体；埋深大于或等于2．5D时，隧 道围岩的破坏程度相对较小，围岩能够形成拱结构，坍塌破坏未发展到地表，塌落形式类似拱形。在此基础上提出的 相应控制措施是：对于埋深小于2．5D的隧道+建议在隧道起拱处双排或三排布置锁脚锚管，并且预先密排或双排布 置顶部小导管注浆加固地层：对于埋深大于或等于2．5D的隧道，可采用单排布置锁脚锚管的辅助支护和均匀布置顶 部小导管的预支护措施。 关键词 地铁隧道 埋深 模型试验地层变形 围岩破坏 中图分类号：U452．1+2文献标识码：A 围岩变形破坏规律进行了模拟研究。郑颖人【11】和朱 1 引 言 合华等【·2】采用不同的隧道埋深模拟方式分析了不同 与山岭隧道相比，城市地铁隧道的建设环境和 埋深下隧道围岩的加载破坏规律；房倩【131等对不同 地质条件更为复杂，地铁隧道建设过程中因隧道开 地层条件下的深埋隧道围岩变形破坏机理进行了相 挖造成的地表坍塌事故时有发生[j-4]，而且危害性似模拟；李英杰【14j等针对大断面深埋铁路隧道围岩 大．严重影响着城市的正常生产和生活。地表塌陷的 的受力分区特征进行了探讨。 发生本质上是隧道开挖造成的围岩失稳和破坏，而 尽管山岭隧道相关研究成果较多，但由于城市 隧道的埋置深度是隧道围岩破坏模式的重要影响因 地铁隧道的特殊性，针对山岭隧道取得的规律难以 素之一。因此，通过室内相似模拟研究分析埋深对地 适用于城市地铁，而对城市地铁隧道围岩的变形和 层变形的传递规律、围岩破坏模式及特点的影响，对 破坏方面的研究相对较少。鉴于此，本文对北京城市 地表坍塌事故的预测及其防控措施的制定具有重要 地区典型粘土地层中不同埋深下的地铁隧道围岩的 意义。 变形规律和破坏模式进行模型试验研究。洞室断面 近几年来．随着相似材料模拟理论和技术的不 选用现行的典型区间隧道断面，试验过程中不改变 断发展，大量相似材料的配制研究[5-81为围岩破坏机洞室的断面形状和尺寸，采用不同填料高度的方式 制的模拟提供了试验基础。目前国内外学者应用离 实现对不同洞室埋深的模拟，以期揭示不同埋深下 城市地铁隧道围岩的破坏规律和演化过程，并且在 心模型试验[9’10]和重力相似试验[11_4】针对山岭隧