巖層地鐵車站初支拱蓋法開(kāi)挖力學(xué)效應(yīng)與適用性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，城市規(guī)模與人口數(shù)量持續(xù)增大，隨之增加的私人轎車帶來(lái)交通擁堵、交通事故頻發(fā)等問(wèn)題，進(jìn)行地鐵及輕軌建設(shè)，建立并完善快速軌道交通系統(tǒng)是當(dāng)前解決城市交通問(wèn)題的有效途徑。地鐵車站是地下鐵道中的重要部分，隨著修建地鐵的城市數(shù)量逐年增加，修建地鐵車站所面臨的地層復(fù)雜多變。青島位于“上軟下硬”地層，且第四系表土層厚度小，很多車站整體位于花崗巖之中，鑒于采用軟土地區(qū)暗挖工法過(guò)于保守，建設(shè)者提出了初支拱蓋法，但其開(kāi)挖過(guò)程圍巖穩(wěn)定性、安

2、全裕度等均有待研究，本文針對(duì)不同圍巖等級(jí)及覆巖厚度，通過(guò)數(shù)值模擬分析、模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等方法，以圍巖變形、圍巖應(yīng)力、支護(hù)內(nèi)力為主要研究指標(biāo)，深入研究不同地層條件下初支拱蓋法開(kāi)挖過(guò)程力學(xué)行為及適用性，本文主要工作及創(chuàng)新成果如下:
　　(1)通過(guò)COMSOL Multiphysics建立采用初支拱蓋法開(kāi)挖的地鐵車站有限元數(shù)值模型，根據(jù)不同圍巖等級(jí)（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)）及覆巖厚度(2m、4m、6m、8m)共分為12種工況進(jìn)行了計(jì)算，確定了初

3、支拱蓋法開(kāi)挖地鐵車站在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖條件下的極限覆巖厚度分別為2m、略小于4m、略小于6m。
　　(2)取初支拱蓋法開(kāi)挖地鐵車站在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖條件下的合理覆巖厚度為3m、5m、7m，運(yùn)用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算表明，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖條件下的安全系數(shù)分別為1.6、1.7、1.6;車站主要破壞形式為拱頂坍塌破壞。
　　(3)開(kāi)展大型地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)，模擬初支拱蓋法車站開(kāi)挖支護(hù)全過(guò)程，對(duì)圍巖變形、圍巖內(nèi)部應(yīng)力、初期支護(hù)