城市地铁隧道工作面开挖的地层应力分布规律.DOCVIP

城市地铁隧道工作面开挖的地层应力分布规律 第 PAGE \* Arabic 4 页 目录 TOC \o 1-3 错误！未找到目录项。 城市地铁隧道工作面开挖的地层应力分布规律 ? ? 摘??要：基于深圳地铁实测资料，系统地分析了隧道：工作面开挖的地层应力分布特征，揭示了城市地铁隧道上：作面围岩应力重分布的规律，提出了浅埋隧道围岩应力的分区概念。? ? 关键词：隧道工程：城市地铁隧道；地层应力；分布特征? ? 1??引言? ? 采用浅埋暗挖法开挖城市地铁隧道，其应力临测相对其变形观测较少，尤其是用来完整分析地层应力分布的量测资料十分匮乏。因此，城市地铁隧道工作面开挖的地层应力分布规律的系统研究，对地铁隧道的结构设计、施工等具有重要意义。? ? 本文利用深圳地铁隧道现场测试资料，拟对城市地铁隧道开挖的地层应力分布规律进行研究。? ? 2??测试断面的工程概况? ? 针对深圳地铁浅埋暗挖法部分标段，如双洞双线隧道的5，6和13标及单洞重叠线隧道的3A和3C标，地表沉降相对较大。本文选取6和3A标作为重点观测研究对象，其他标段由施工方配合观测。2.1 6标段测试断面概况测试断面里程为左SK5+070。双线隧道中心线距为13 m。隧道埋深为9.8 m，上覆地层依次为素填土、中砂、粘土和砂质粘性土。其中富水砂层厚度为4.0 m，相对隔水层厚度为2.2 m。地下水埋深为2.5m，断面为马蹄形(6.5mx6.6m(宽×高))。初期支护为φ22 mm格栅钢架+φ6 mm钢筋网(150mm~150mm)+250mm厚C20喷射混凝土；超前支护为φ32mm~3.25mm短注浆双排小导管，其布置布置在拱部150°范围。施工采用台阶法，台阶(核心土地)长度为8m。? ? 2.2 3A标段测试断面概况? ? 测试断面里程为SKi+487.5。隧道埋深为13m，上覆地层依次为素填土、软土、中砂、砾砂和粉质粘土。其中富水砂砾层厚度为5 m，相对隔水层厚度为2．6m。地下水埋深为1．5m。断面为直墙拱形(6.8m×l3m(宽×高))。初期支护为φ25mm格栅钢架+φ8mm钢筋网(150mnl~150mm)+300mm厚C20喷射混凝土。超前支扩采用注浆小管棚φ76mm~5mm加注浆小导管φ42mm~4mm，其布置范围为拱部。施工采用4步台阶法，3个台阶均设临时横撑。? ? 3??现场测试内容与测点布置? ? 围岩应力测试包括：(1)超前小导管应变测试；(2)围岩与初期支护接触应力测试；(3)孔隙水压力测试；(4)初期支护结构内力测试；(5)拱脚接触应力测试。? ? 超前小导管应变测试采用胶基箔式3 mmX5mm应变片；接触应力采用1.0 MPa土压力盒：孔隙水压力采用0.2 MPa钢弦式压力计；结构内力采用钢弦式钢筋计。? ? 超前小导管应变测点布置是取φ32 mm×2.5 m的小导管，上、下对称布点各5个，安装在拱顶和拱腰处(设置3根补偿管)。6标段应力测点布置见图1。3A标段应力测点布置基本同6标，但因是重叠隧道，故测点数目有所增加。图1??6标段应力测点布置? ? 4??工作面开挖的围岩应力变化? ? 4.1 围岩径向接触应力分布规律? ? 6标段各测点围岩径向应力历时变化趋势见图2。图2??6标各测点围岩径向应力历时变化趋势? ? 图2中横坐标观测时间的正号表示已封闭成环，负号表示未封闭，以下同。? ? 由所测的围岩径向应力并结合3A，3C(与3A紧邻，工程条件相同)等标段的实测资料可得，其应力分布规律如下：(1)拱腰和仰拱处的围岩径向应力较大：而拱顶与仰拱底处的围岩径向应力均较小，相比较而言，最小值产生在两侧墙，其大小排序为P抑拱P拱部P边墙；(2)对双线隧道，由于右线开挖影响，在仰拱部位，总的表现特征是仰拱右侧处的径向应力大于其左侧；(3)3A标段断面的径向应力较6标为大，原因为3A标设临时仰拱且断面下部分处于风化岩上，围岩变形相对较小，故由“地层-支护”特征曲线可知，其必然导致径向应力大；(4)在结构未封闭成环之前，拱部变形过大，实测应力值较小，随时间延长，初期支护结构刚度及强度提高，其支护抗力逐渐增大，反映为围岩施加于支护的径向应力也随之变大，这符合“地层-支护”特征曲线的原理；(5)拱部压力在下台阶开挖至断面里程时，开挖边墙前后的压力值产生了较大的改变。此时，拱顶压力增大，而两拱腰却稍有下降。随下半断面支护结构的施作，整体刚度提高，拱部压力存在一个“平台”(压力大小不变)或“卸荷”(压力略有下降)现象，随整个支护结构的应力调整和再分配，拱部压力又重新进入一个缓慢增长直至稳定的过程；(6)边墙与仰拱处的压力变化趋势基本相同，不同的是断面封闭成环后，随着结构的逐步稳定，应力的调整和再分配，仰