岩溶区地铁隧道相似模拟试验研究.pdfVIP

第6卷 第4期 铁道科学与工程学报 Vo1．6 N0．4 2009年 8月 JOURNALOFRAILWAYSCIENCEAND ENGINEERING Aug．20o9 岩溶区地铁隧道相似模拟试验研究 杨秀竹，雷金山，阳军生。苏 伟 (中南大学 土木建筑学院，湖南 长沙 410075) 摘 要 ：采用室 内相似模型试验方法对广州地铁沿线岩溶地质进行 了试验模拟 ，研究不 同位置 、不 同大小的溶洞和土洞对 隧道衬砌结构特定点应变和衬砌结构稳定性及隧道周围土压力三者产生的影响。研究结果表明：衬砌结构正下方的岩洞 会减小衬砌周围的土压力，也会减小衬砌结构上各特定点的应变；衬砌结构右侧的土洞会大大减小衬砌结构的强度。 关键词 ：岩溶；土洞 ；地铁隧道 ；衬砌结构 ；模型试验 中图分类号：U227．9 文献标识码 ：A 文章编号：1672—7029(2009)04—0040—06 Modeltestonsubwaytunnelinkarstregions YANG Xiu—zhu，LEIJin—shan，YANGJun—sheng，SU Wei (S．choolofCivilandArchitecturalEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China) Abstract：ThekarstregionsalongthelineofGuangzhousubwayweresimulatedbytheindoormodeltest．Thein． fluencesofkarstcavesandsoilcaveswhichindifferentplacesanddifferentsizesonthestrainandthestabilityof theliningandthesoilpressurearoundthetunnelwerestudied．Theresultsshow thatthekarstcavebelow the tunnelwilldecreasethesoilpressurearoundthetunne1．andalsodecreasethestrainonthelining．Th esoilcave thatontherightofthetunnelwillconsumedlydecreasethestabilityofthelining． Keywords：karst；soilcaves；subwaytunnel；lining；modeltest ‘ 岩溶是指可溶性岩层，如碳酸盐类岩层 (石灰 1 模型试验方案 岩、白云岩)等受水的化学和物理作用产生沟槽、 裂隙和空洞，以及由于空洞顶板塌落使地表产生陷 1．1 模型设计 穴、洼地等类现象和作用的总称 。当地铁隧道穿越 隧道衬砌设计断面为外径为 300mm、内径为 岩溶区时，常常遇到大小不等、部位不同、充填物及 270mm的环形断面，高为400mm。衬砌采用的材 充填程度不同、含水量不同的溶洞和土洞，这些溶 料是水膏质量 比为 1：1．15的模型石膏材料 。模型 洞和土洞的存在将给隧道衬砌的受力和围岩的稳 槽装置见图1，模型长 X宽 ×高为 200cmx40CB 定带来不同程度的影响 ¨J。本文作者结合广州 X200cm。本试验模拟平面应变问题 。为了便于 地铁第5号和第6号线及第2，8号线北延段在勘 肉眼观察，模型正面部分采用有机玻璃模板 。 察中发现大量的岩、土洞的工程实际 ，利用相似 模型试验 ]，研究了大面积地面荷载作用下，不 1．2 相似关系 同位置、不同大小的溶洞和土洞对隧道衬砌结构受 模型选用的几何相似比为 C=20，容重相似 力和稳定性以及围岩土压力的影响。并与无溶洞、