西安兴庆湖周边饱和软黄土的工程地质特性及穿越方案研究

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本文以西安地铁六号线东关正街—兴庆路区间地铁隧道的修建为背景,采用现场试验和室内试验对及数值模拟的方法对饱和软黄土的工程地质特性及其对地铁隧道的影响展开了研究工作,得到以下结论:饱和软黄土的埋深在2~7m之间,厚度在3.2m~11.3m之间,呈现出黄土梁上薄,洼地厚的特点。新黄土大孔隙、弱胶结、垂直节理发育的特点是饱和软黄土形成的物质基础,地形地貌及地裂缝对饱和软黄土的分布特征影响显著,水文地质是催生饱和软黄土的环境条件,人类工程活动(兴庆湖的开挖蓄水)使得饱和软黄土的分布范围增大。饱和软黄土的天然含水量为26%~30%且与深度呈正向相关关系。液限为29.6~32.8,平均值为30.41,塑限为17.8~19.6,平均值为18.28,天然重度为14.7kN/m3~2.05kN/m3且与深度呈正向相关关系,推算所得的原始孔隙比为1.11~1.20且与深度呈负向相关关系。压缩系数为0.301~0.586MPa-1,变形模量E0的均值为3.9MPa,承载力基本值的均值为70.5kPa,水平应力指数均值为2.5,静止侧压力系数K0均值为0.48,侧胀模量ED均值为6.8MPa且侧胀模量随着有深度增加而增加的趋势。灵敏度均值为2.4,不固结不排水时黏聚力c均值为19kPa,内摩擦角φ均值为8.1°。当采用不同的穿越方案时,盾构法引起的拱顶沉降最大,台阶法次之,CRD最小。隧道最大沉降值发生在隧道管片顶部,地表最大沉降量发生在隧道拱顶上方,沉降主要影响范围约为±12m(约2倍洞径),当饱和软黄土的厚度由3m增加8m时,两种方法的拱顶沉降量均比3m时增加13%左右,当盾构施工速度由0.5m/d增加至4m/d时,地表的沉降增加了约1/3,拱顶的沉降增加了约1/5,故推荐采用CRD法穿该区间。
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