城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律及控制方法分析

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1、城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律及控制方法分析城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律及控制方法分析摘要：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程和城市建設(shè)的不斷完善，地鐵、市政道路隧道等軌道交通在城市中大量發(fā)展，軌道交通作為緩解城市交通堵塞的重要項(xiàng)目，引起了個(gè)級(jí)建設(shè)部門(mén)的高度重視。大規(guī)模的城市軌道交通主要在北上廣等一線城市開(kāi)始建設(shè)，大規(guī)模的地鐵施工必然給沿途的百姓和環(huán)境帶來(lái)危害出現(xiàn)地層變形，這樣會(huì)導(dǎo)致地表建筑物的差異沉降、開(kāi)裂以及地下管線的破裂等。如果施工不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)工程事故甚至人員傷亡。所以，在地層缺陷影響下城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律及控制方法的研究成為了當(dāng)前城市軌

2、道交通建設(shè)中一個(gè)必要研究課題。關(guān)鍵詞：城市隧道施工；地層變形規(guī)律；控制方法；前言隨著城市化建設(shè)的加快和進(jìn)城務(wù)工人員的急劇增加，城市交通面臨很大的壓力，交通問(wèn)題成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，更是一個(gè)影響社會(huì)正常秩序的社會(huì)問(wèn)題。以地鐵建設(shè)為代表的交通建設(shè)在解決交通堵塞、方便居民出行、加快城市建設(shè)方面采取了有效措施。但是地鐵在解決問(wèn)題的同時(shí)，在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)事故，經(jīng)國(guó)內(nèi)外對(duì)地鐵的研究表明，地鐵在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)對(duì)沿線地層造成擾動(dòng)，從而引起地層移動(dòng)出現(xiàn)各種事故。在城市地鐵沿線建筑物較多，埋深比較淺的位置更容易發(fā)生事故。一、地層缺陷及其影

3、響分析在我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展和城市建設(shè)步伐加快的21世紀(jì)，各大中城市為了解決本城市的交通擁堵現(xiàn)象，紛紛大規(guī)模建設(shè)地鐵，地鐵項(xiàng)目受到諸多因素的影響，不僅涉及面廣其難度也是巨大的。在進(jìn)行隧道施工時(shí)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)面影響，安全事故頻繁發(fā)生，通過(guò)專(zhuān)家的分析研究發(fā)現(xiàn)這些事故發(fā)生的原因大致可分為：不良地層、管線斷裂、地層中不良地質(zhì)體和施工管理等方面的問(wèn)題。在城市隧道施工過(guò)程中管線斷裂和地層中不良地質(zhì)體的占比是最大的。俄日兩國(guó)解決了由于底層缺陷修筑隧道帶來(lái)的不良影響，不僅需要研究人員對(duì)城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律進(jìn)行分析，還需要提高施工管理水平，對(duì)地層變形適當(dāng)

4、控制。在城市隧道建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的地層缺陷主要可以劃分為兩大類(lèi)，一是有些建筑物在現(xiàn)有環(huán)境下可以安全存在，但是由于受到施工作業(yè)的影響，原本在地下缺乏一定承受能力的建筑物，在周邊進(jìn)行施工后承受能力更弱，最后導(dǎo)致地層塌落。二是受到自然條件的影響，使隧道施工沿線的地質(zhì)體變得柔弱不堪，出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象等缺陷。比如有些土質(zhì)體熔巖洞、土洞等土質(zhì)輸送，本身自穩(wěn)能力比較弱，在加之常年雨水天氣的沖刷，使其變成空洞，這是由于自然原因造成的。人們生產(chǎn)生活及工程施工后的維護(hù)也是非常重要的，比如很多地方由于水資源缺乏就對(duì)地下水無(wú)節(jié)制的開(kāi)采，最后導(dǎo)致地層固結(jié)而出現(xiàn)脫層現(xiàn)象，在工

5、程施工過(guò)程中雨水風(fēng)沙又將沙土帶走，必然也會(huì)形成空洞。二、城市隧道施工引起的地層變形規(guī)律在實(shí)際隧道施工過(guò)程中，隧道的相對(duì)位置、尺寸等方面與空洞對(duì)隧道施工的影響方面有很多的不同之處，這兩個(gè)在對(duì)周?chē)鷰r石穩(wěn)定性的影響上有有比較顯著的效果。地層變形規(guī)律改變和破壞的影響及對(duì)施工沿線的不利位置變化都需要進(jìn)行分析和研究。根據(jù)城市地鐵建設(shè)施工對(duì)空洞的分布、尺寸等因素產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，來(lái)找出地層變形的規(guī)律。在國(guó)內(nèi)外隧道工程領(lǐng)域，目前研究采用比較普遍的就是數(shù)值計(jì)算理論，它包括連接介質(zhì)微分法、連續(xù)介質(zhì)微分法、不聯(lián)系介質(zhì)微分法三種方法，一直以來(lái)在這三種研究中比較成熟的

6、是連續(xù)介質(zhì)微分法，因?yàn)檫@種方法不管是在時(shí)間上還是在空間上都可以進(jìn)行細(xì)分。隧道在施工過(guò)程中進(jìn)行的開(kāi)挖使空洞福建的巖石土壤受到了干擾，導(dǎo)致在施工過(guò)程中盈利的釋放率隨之增加，在隧道周?chē)霈F(xiàn)一定范圍的屈服接近區(qū)，并且向圍巖深處滲透，加快了土質(zhì)薄弱地區(qū)的空洞速度，使得隧道的破壞模式發(fā)生了變化。三、地層變形對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)破壞的主要模式從范圍和程度上來(lái)講，建筑物受到的損害分為直接損害和間接損害，分別是針對(duì)位于隧道施工主要影響范圍以?xún)?nèi)和以外的情況。從能量角度看，隧道開(kāi)挖引起地基支承損失、基底反力產(chǎn)生畸變,隨后上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力重分配，首先在薄弱環(huán)節(jié)形成能量聚積、應(yīng)

7、力集中,最終發(fā)生破壞(如墻體開(kāi)裂、擠壓破碎或扭曲),這個(gè)破壞結(jié)果就是一個(gè)能量釋放的過(guò)程，像這樣反復(fù)的能量聚積、耗散中地層與建筑物始終在尋求平衡,其長(zhǎng)期發(fā)展的后果便是結(jié)構(gòu)破壞加劇導(dǎo)致安全性受到較大影響甚至喪失。通過(guò)對(duì)大量工程實(shí)例的歸納分析,建筑物變位破壞模式主要表現(xiàn)為整體沉降(均勻和不均勻)、傾斜和結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等,其中不均勻沉降和結(jié)構(gòu)開(kāi)裂的發(fā)生機(jī)理更為復(fù)雜,是地層多種變形綜合作用的結(jié)果,而過(guò)量的地層不均勻沉降是主要原因。3.1建筑物整體沉降隧道開(kāi)挖形成的地表沉降槽在中心處沉降最大、兩邊逐漸變小，所以地面上建筑物不管處在沉降槽什么位置都將不可避免的受到

8、不均勻沉降的影響。但是在地表沉降槽兩側(cè)反彎點(diǎn)之間，特別是位于沉降槽底部的整體性較好的建筑物，隨著隧道的開(kāi)挖地層的傾斜、曲率等一些不均勻沉降特性在架構(gòu)上