北京地鐵區(qū)間隧道地表沉降模型試驗研究.pdf

1、隨著城市地鐵工程在我國蓬勃發(fā)展，預(yù)計21世紀(jì)初至中葉將是我國大規(guī)模建設(shè)地鐵的年代，與此相關(guān)，也會涌現(xiàn)出大量的巖土工程技術(shù)問題需要解決。目前，以淺埋暗挖法施工的城市地下工程，存在的最突出的問題是在開挖過程中擾動地層，引起周圍地層的應(yīng)力、位移的重分布，從而導(dǎo)致地表下沉，對臨近建(構(gòu))筑物、道路、地下管線等造成不同程度的破壞和影響。因此，如何在城市地下工程施工過程中防止地層坍塌，保證支護結(jié)構(gòu)的安全并可靠地預(yù)計和有效地控制施工所引起的地面沉陷以

2、保護工程沿線建筑物和地下管線的安全，已成為城市地鐵工程建設(shè)中必須解決的一項重要課題。
　　 本文以北京地鐵五號線這一實際工程為背景，通過模型試驗研究淺埋暗挖隧道施工過程中地表沉降規(guī)律，并與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和數(shù)值計算相互對比，對無支護隧道開挖過程的地表沉降情況予以研究，進(jìn)一步驗證模型試驗的可靠性。
　　 在模型試驗過程中，正確地選擇相似材料是能否正確模擬工程原型的關(guān)鍵，本文在調(diào)研了相似材料研究的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了相似材料選擇

3、與組合的原則。借鑒前人的經(jīng)驗，通過大量的配比試驗，我們研制了一種適合北京地質(zhì)條件的相似材料，這種材料用重晶石粉、石英砂作為骨料，凡士林作為膠結(jié)劑混合而成。通過大量的力學(xué)試驗和對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)出了影響這種相似材料力學(xué)參數(shù)的若干因素，并對彈性模量做重點測試，分析了若干因素對材料物理力學(xué)性質(zhì)的影響，并使用MATLAB程序?qū)嶒灁?shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，得出一定范圍內(nèi)各材料組分含量對彈性模量大小的影響。最后得到：新材料具有容重高、強度與彈模低、性

4、能穩(wěn)定、易于購買，價格便宜、易干燥、易于加工堆砌、可重復(fù)使用的特點。它可以模擬范圍較廣的巖體材料，是一種比較理想的地質(zhì)力學(xué)模型相似材料。
　　 在掌握了相似材料性質(zhì)影響因素及其規(guī)律的基礎(chǔ)上，本文針對北京典型地質(zhì)和典型隧道斷面進(jìn)行平面模型試驗。經(jīng)過擬合，地表沉降曲線基本符合Peck所述的地表沉降規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，將現(xiàn)場實測、模型試驗和數(shù)值計算的結(jié)果進(jìn)行對比。對比結(jié)果表明，模型試驗結(jié)果與數(shù)值計算所得結(jié)果相差很小，可認(rèn)為簡化后的模型適