地鐵隧道地層變形特征分析范文

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1現場監控量測

1.1現場監測數據河河區間地表的主要監測項目有地表沉降，洞內監測項目主要是拱頂沉降和凈空收斂。選取YK16+382監測面為例進行研究，該監測面地表沉降有6個監測點，拱頂沉降有2個監測點、凈空收斂有4個監測點。地表沉降監測數據如表1所示，拱頂沉降監測數據如表2所示，凈空收斂監測數據如表3所示。

1.2監測數據分析由表1的現場監測數據可得，最大沉降量出現在兩隧道中間測點10DC02-70，其最大累計變化量為-7.38mm。右線隧道中軸線及左線隧道邊緣測點10DC02-69、10DC02-71、10DC02-72沉降量略小于中間測點，其沉降量平均-6.5mm。隧道兩側測點沉降量最小，沉降量約為-5.3mm和-4.8mm。根據曲線圖可知隧道開挖后地表開始沉降，可能會有一定回彈，之后沉降速率變快，最后趨于平穩。隧道右線上方YK16+382斷面，6個地表沉降點在不同時間的地表沉降量可呈現出一個沉降槽。沉降槽表現為隧道中心線上方地表沉降最大，達到7~8mm，沿隧道中心線向兩側沉降逐漸減小，距離中心線大概10m處沉降很小，基本可以忽略。根據沉降槽的情況可以得出兩條隧道的開挖順序對地表沉降的影響，右線隧道先開挖，右線上方測點10DC02-69測點明顯沉降，隨著左線隧道開挖，其他測點也隨之出現明顯沉降，最終達到穩定狀態。由表2和表3拱頂沉降和凈空收斂的監測數據可以得出，雖然地表各監測數據變化較大，但是洞內的各項數據基本上是穩定的，可以推斷隧道本身處于穩定狀態，但還需要對施工工藝進一步優化，特別是加強超前注漿，注意及時封閉圍巖。

2數值模擬

2.1地層位移分析兩隧道中軸線間距為15m，隧道上部為半徑為3m的半圓，下部為長6m寬3m的矩形，拱頂距離地表距離為15m，穿過強風化花崗巖。地層力學參數如表4所示。通過對YK16+382監測面的數值計算模擬表明，隧道開挖后拱頂處沉降最大，向地表發展沉降逐漸減小，從數值計算的沉降量也基本可以判斷沉降槽的寬度，以累計沉降1mm為標準可以判斷出沉降槽的范圍約22m。同時，數值計算結果表明，在隧道兩側也會有一定的收斂。數值計算也可以反映6個地表沉降測點的最終沉降量。6個監測點的沉降變化趨勢基本相同，在經過較為快速的下沉段后趨于平穩。隧道兩側的測點沉降量最小，最終沉降量約為-4mm。兩隧道中軸線和中間測點沉降量較大，最終約為-8mm。

2.2實測與數值模擬地表沉降對比將實測數據得出的結果和數值模擬得出的結果進行對比。監測斷面數值模擬的沉降量與實測沉降在隧道中軸線和隧道2側的發展趨勢基本符合，但實測兩隧道中點沉降與數值模擬有差異。實測隧道量測的沉降量略小于模擬沉降量。通過對比YK16+382監測面的實測與數值模擬的地表沉降對比，可以總結以下幾點：（1）實測YK16+382和數值模擬的YK16+382監測面的地表沉降槽的形態都基本符合經驗法中對于沉降槽的計算，隧道中軸線和兩隧道中間測點沉降量大，隧道兩側沉降量遞減。（2）數值模擬沉降量大于實測沉降量，其原因為數值模擬的沉降量為最終土層穩定沉降量，而監測面的監測時間都在6個月以內，沒有達到土層穩定的時間，因此模擬值大于實際沉降是合理的。

3結論

本文通過對青島地鐵工程3號線區間隧道地表沉降、拱頂沉降以及凈空收斂的實測與數值模擬對比，得到以下結論及建議：（1）河河區間隧道沉降槽基本符合經驗法預測，即隧道中軸線沉降量最大，兩側沉降量減小。但由于兩隧道間距小于3D（D為隧道寬度），對于兩隧道中間的土層沉降有疊加作用。通過數值模擬和實測數據都可以證明，兩隧道中間土層受到疊加作用后，與隧道中軸線沉降量相近。（2）數值模擬位移云圖和沉降曲線趨勢基本符合工程實際的監測情況，因此數值模擬有助于現場測量和施工，可以為地表沉降預測提供理論和數據基礎，以提高地表沉降控制的精度和效率。（3）鑒于實測沉降量曲線的回彈、波動以及YK16+382監測面兩隧道中間測點沉降量較小、兩側沉降量稍大，數值模擬有一定局限性，不能準確地模擬實際地層情況，沒有考慮滲流和排水的影響，無法計算施工現場的擾動和周圍環境的影響。因此對于隧道沉降量的監測需要實測和數值模擬的結合。

作者：方浩亮遲明張德永單位：中國石油工程建設公司巖土公司