论文部分内容阅读
近年来,随着城市地铁建设规模不断加大,在岩溶区修建地铁隧道已不鲜见,岩溶地区隧道稳定性问题也已成为工程建设中的突出问题,要顺利地进行工程建设,就必须解决岩溶对工程的影响及工程诱发的地质灾害问题。因此,研究岩溶区溶洞和土洞对地铁隧道稳定性的影响就显得尤为重要。目前,人们对岩溶区地铁隧道的研究,往往出于某个工程实际的需要,研究也就局限于这一工程的实际情况,对岩溶对地铁隧道稳定性的影响这一课题缺乏系统的研究。本人在阅读和整理国内外学者、专家和工程技术人员在岩溶地铁隧道研究领域的研究成果及文献资料的基础上,论文借助三维有限元软件MIDAS/GTS,建立三维有限元模型,对地铁隧道周边不同直径大小、不同位置的溶洞和土洞对地铁隧道稳定性的影响进行了专门的研究。(1)论文分析了在地铁隧道顶部、侧部存在隐伏土洞以及在隧道底部存在隐伏溶洞时,隧道围岩的变形特征以及衬砌结构的应力变化情况,并与隧道周边无溶洞和土洞时的情况进行比较。结果表明:在地铁隧道周边存在隐伏溶洞或土洞时,会使隧道衬砌结构有整体向溶洞、土洞侧移动的趋势,从而明显地改变了随道周边位移场的分布,同时,会增大衬砌结构上的应力水平和增加衬砌结构上的弯矩内力。(2)改变隧道周边溶洞和土洞的直径、与隧道间的径距,对隧道周边不同位置、不同大小的溶洞和土洞进行数值模拟,得到了不同直径大小、不同洞边距的溶洞、土洞存在的条件下衬砌结构的内力和隧道围岩的变形的变化规律。(3)在数值分析的基础上,对不同大小、不同位置隐伏溶洞和土洞引起隧道位移变化规律的内在机理进行了分析。论文认为:一方面,地铁隧道周边隐伏溶洞或土洞的存在,使隧道溶洞、土洞侧的岩体变形刚度降低,相当于围岩对隧道的约束变弱,隧道有向溶洞、土洞侧移动的趋势,从而使隧道周边位移场的分布发生改变;另一方面,在隧道顶部、底部存在隐伏溶洞或土洞时,相当于增加了隧道的高度,隧道岩土体水平向变形刚度减小,引起隧道水平位移增加,在隧道侧部存在水平隐伏土洞时,相当于增加了隧道的跨度,根据隧道力学理论,此时隧道垂直于跨度方向的位移将增加,而平行于跨度方向的位移将减小。以上两种因素导致隧道周边位移场的分布产生了明显的变化。