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《北京交通大学》 2011年
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北京地铁浅埋暗挖隧道合理埋置深度的研究

李倩倩  
【摘要】:随着经济建设的飞速发展和城市化进程的加快,交通堵塞、行车速度缓慢等城市问题越发严重。城市轨道交通作为解决城市建设问题的有力措施应用而生。众所周知,城市地铁隧道的施工建设不可避免地对地层造成扰动,引起周围地层的应力重分布和地层移动。而城市地铁隧道具有埋深浅、建设环境复杂、地下设施众多等工程特点,地层的变形可能导致临近建(构)筑物的倾斜、开裂、地下管线破坏等不同程度的环境影响。因此,如何合理规划城市地铁的埋深,维持地层围岩稳定性,满足环境控制要求,成为了城市地铁工程建设中亟待解决的一项重要课题。 本论文以北京地铁工程建设为背景,通过现场监测调研、室内模型试验、数值模拟等研究手段,对北京地铁的埋深问题进行了研究,从隧道围岩结构稳定和周边环境控制要求两个角度,给出北京地铁隧道合理埋深的概念与建议值。取得了以下主要研究成果: (1)通过现场监测调研,从概率统计的角度提出沉降控制标准及最大地表沉降的相关规律,在此基础上提出了合理埋深的概念。 (2)通过模型试验,分析了隧道埋深对隧道围岩渐进性破坏的影响,得出围岩渐进破坏的特点和不同埋深情况下不同的破坏形式。 (3)采用数值模拟,根据北京地层条件建立平面模型,基于弹塑性理论,在大量计算分析的基础上,找出地中沉降传播规律、地表沉降特点,以及洞室开挖后应力分布和塑性区分布规律。得出在洞室上方1.2D的位置处才能形成拱结构,在洞室拱顶上方1.6D(D为洞室的等效直径)的位置地层沉降的曲线出现拐点。 (4)结合计算结果,给出压力拱的概念,结合拱结构的形成条件和地表沉降的控制要求,给出北京地铁区间隧道的合理埋深为2.0D~2.5D,地铁车站的合理埋深范围为覆跨比在0.5~0.7之间。
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