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随着城市人口的不断增多,城市规模的不断扩大,城市交通的拥挤问题日愈突出,地铁交通已进入高速发展期,许多地铁车站、线路下穿古建筑、高速公路、铁路、河流、居民小区、油气管道等,施工环境特别复杂。并且伴随着城市的扩展与需求对地铁车站的要求越来越高,地铁车站的断面也越来越大,因此研究特大断面地铁车站围岩支护结构受力与变形规律意义重大。本论文以重庆市轨道交通四号线头塘站为研究背景——该车站跨度26.4m,高度28.2m,断面面积667m2,埋深为20.0-32.4m,属于特大断面浅埋地铁车站,从围岩稳定性与受力分析到支护结构的设计对特大断面的隧道的实际施工工程做详细的分析与总结,以期为国内地铁车站的施工项目提供参考与借鉴。首先,论文介绍了特大断面车站施工工法、隧道围岩稳定性分析、隧道围岩变形特性及控制技术、隧道施工地表沉降控制等技术的研究现状;其次,介绍了特大断面地铁车站的围岩分级方法,再此基础上对头塘站的围岩进行岩土力学强度测试及围岩完整性分析,得出该车站的不同岩柱的围岩分级;第三,依据围岩压力理论对不同工况下的围岩压力、顶板下沉量及支护反力及围岩应力分布规律进行分析并对锚索的受力进行分析;最后,对车站围岩进行监控量测和地表沉降预测,得出车站地表沉降的规律。本论文取得的主要结论如下:(1)应用声发射系统和非金属超声检测系统分别测试了岩石的纵波波速、岩体纵波波速,对头塘车站开挖前后进行了围岩分类,因爆破施工损伤了岩体和开挖扰动引起应力集中,车站开挖后岩体完整性系数有所降低。(2)对地铁车站采用预留T型岩梁岩柱施工围岩变形、拱顶沉降、地表沉降、锚杆锚固力进行了监测,应用Peck公式分析了拱顶沉降、地表沉降规律,并进行了预测。(3)通过利用围岩应力及变形分析,施加安全型压力分散锚索能有效限制岩体的变形,尤其是存在顺层的地质中,能够有效确保工程的安全运行。(4)基于微地震技术,监测了地铁车站施工围岩的微破裂信号,得出预留T形岩梁岩柱施工工法适合于特大断面浅埋地铁车站施工。(5)利用3D-σ有限元软件模拟了分析了围岩应力、围岩变形及稳定性系数分布规律,在理论上对特大断面地铁车站的围岩变形及稳定性规律的研究提供参考。