隧道变性规律整理文档.doc

隧道沉降受多方面因素影响。初步的分析研究表明,已建软土地铁区间隧道的沉降影响因素主要包括以下几个方面:
下卧软土层在长期振动荷载作用下软化导致沉降;
隧道邻近建筑施工活动的影响;
隧道上方增加地面荷载;
隧道所处地层的水位变化;
隧道与工作井、车站连接处差异沉降;
区间隧道下卧土层水土流失造成破坏性纵向变形。
隧道纵向沉降的影响因素
隧道的纵向沉降,尤其是差异沉降是隧道的外部地质环境、施工工艺、运营条件以及其它各种因素长期影响的结果。
一般在隧道竣工时,往往会产生不同程度永久性的不均匀沉降。在软弱复杂地层中的隧道,经过长期运营,不均匀沉降会持续增加。隧道长期营运中的纵向变形有以下儿个影响因素
1隧道下卧土层的不均匀性
由于隧道下卧土层的固结特性不同,在下卧土层长期固结过程中,不同性质土层的固结速率差异量很大,达到沉降稳定的所需时问也各不相同,导致隧道因为沿纵向土性分布不均匀而产生差异沉降。
2破坏性纵向变形
破坏性纵向变形是指隧道的衬砌接头由于拼装或隧道后期纵向变形而出现的缝隙,泥水通过这些缝隙渗漏进入隧道内部,使得有裂缝的隧道段下卧层土体有效应力增大,产生固结沉降,从而导致此处隧道段沉降。如果裂缝过大,会使隧道周围的水土不断流失,从而加剧隧道的不均匀沉降,加剧隧道弯曲变形,裂缝逐渐变长、变宽。由此可见,渗漏与不均匀沉降相互影响、相互作用,形成恶性循环。
3隧道上方地表加卸荷载
在软弱土层中的隧道,当隧道上方地面荷载增加,会的增加隧道沉降和不均匀变化。特别是在较大面积地面堆载作用下,当隧道下部压缩土层很厚,隧道增加的沉降和不均匀变化会更大。
4隧道与工作井、车站连接处差异沉降
由于盾构隧道、工作井、车站施工方法存在很大差异,它们对周围土体的扰动程度、沉降特点也截然不同,因此很容易在隧道与工作井、车站的连接处产生差异沉降,发生接头开裂、漏水、漏泥等情况。
5隧道邻近建筑施工活动的影响
隧道邻近范围内的各种建筑施工活动扰动隧道周围土体,对土层施加新的附加荷载,造成隧道周围土层产生沉降、隆起或平移等运动,导致隧道发生纵向不均匀变形。
沉降预测模型及表达式
(1)首先开展动力数值模拟计算,通过隧道列车单次加载振动响应求得隧道底部基岩关键位置处沿竖向的动应力分布
;
(2)由上一步骤的计算结果求得基底岩层的竖向的动偏应力、静偏应力,根据静极限强度求得动应力比和静偏应力比;
(3)根据隧道列车振动响应的影响深度,确定竖向变形计算厚度,进行竖向各层划分;
(4)依据累积塑性变形计算模型,计算得到发生在各分层厚度范围内的竖向累积塑性变形;
采用分层叠加求各法求得整个隧道基底变形层内总的累积塑性变形。
不同行进速度下隧道底部长期沉降
(1)对于基底溶蚀风化砾岩情况,地铁运营周期为l 00年后,当列车速度分别为60km/h,80km/h, 100km/h,20km/h时,, , .3 5 3 mm。当随底为全风化砾岩时,在列车长期运行作用下引起的隧道底部地基的累积变形很大,将对地铁行车运营造成不利影响。
(2)对于基底为强风化砾岩情况,地铁运营周期为100年后,当列车速度分别为60km/h,80km/h, 100km/h,20km/h时,, , 。基底沉降控制在允许的沉降范围内。
(3)隧底沉降长期变形随着列乍运行次数的增加逐渐增大,以强风化砾岩为例,运营初期即前3a, mm, , , 。说明运营初期是基底沉降的迅速发展阶段,运营初期发生的变形约占总运营期的75%以上;随着运营时间增加,基底围岩沉降变形趋于稳定状态。
(4)隧底基岩强度特性对基底沉降变形的影响较大,基底为溶蚀风化砾岩和强风化砾岩时,~。。由此可见基底围岩强度不足时,沉降变形会急剧增大。
(5)对于隧底为强风化砾岩情况,隧道地基的长期沉降变形约为7mm,满足地铁列车长期运营要求,不会对列车运营安全构成隐患。但隧底为溶蚀风化砾岩时,隧道地基的工后长期沉降约为198mm,必须经过加固处理提高基底强度后才能满足地铁列车长期运营要求。
不同管片厚度隧道底部长期沉降
(1)对于基底为溶蚀风化岩的情况,, , ~。由此可见,单纯加大管片的厚度,不能有效地减小沉降变形