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隧道開挖沉降產生的原因1

來源:合縱新材   2020年06月04日 15:28  

1

地層土體特性的影響

根據有關隧道力學理論,對于淺埋暗挖隧道,認為隧道上覆地層已無自承載能力,其荷載應全部由隧道結構來承擔。但理論與實踐表明,不僅土層,即使對于干砂,地層仍能形成自然載拱。

2

地下水的影響

由于隧道一般均處在含水巖層中,開挖排水后易造成地下水因壓力差的存在不斷滲出,形成多道滲水通道,使地層持續失水,土層空隙及節理裂隙固結收縮,引起地層沉降。

 

3

巖層應力釋放

由圍巖的收斂約束特性可知,隨圍巖收斂變形的增大,圍巖施加到隧道結構上的荷載將減小。

佳支護的概念就是在允許圍巖產生穩定的位移條件下,使支護結構所受的力小,但新奧法的這一觀點是針對具有穩定的圍巖隧道而言,而對于淺埋暗挖隧道,為保證地表的變形得到控制,原則上不允許地表出現超越規定值的下沉而換取佳支護,地層預加固與及時支護且封閉成環是超淺埋暗挖隧道的關鍵。

4

隧道作用的疊加影響

國內外實踐表明,對已襯砌的隧道,當兩隧道的中心線距大于2.5D(D為隧道寬度)時,兩隧道之間的相互作用減弱,但若中心線距不大于2D時,則其相互作用明顯。對未襯砌隧道,若中心線距為5D時,可不考慮相互作用;但中心線距不大于3D時,則必須考慮其相互作用。很明顯,若兩平行隧道間距小,兩隧道同時開挖對地層的擾動要大于單一隧道的開挖,其結果會造成地層的突然松弛,出現大的和持續不斷的變形。因此在左右線間距一定的情況下,增大兩隧道的相對開挖距離是減少其作用疊加影響的關鍵。

 

 

5

施工方法

對隧道施工而言,常用的工法是上下臺階法,這種工法也是對圍巖變形影響較為嚴重的一種施工方法(其較CRD工法引起地表沉降增大1倍),但因其操作簡單,造價低,只要措施得當,一般可滿足對圍巖變形的控制要求。因此,國內外隧道多采用臺階法。但臺階法也多種多樣,需根據不同的斷面形式及地層條件謹慎選取。

6

開挖進尺的影響

開挖進尺的大小實質上是工作面無支護空間的大小,其值不僅決定著拱頂沉降,而且也影響開挖面的穩定性,二者相互作用并以工作面的穩定性為基礎。

 

7

初期支護鋼度

支護鋼度是控制地表下沉的有效措施,尤其是對于淺埋暗挖隧道。在要求總鋼度一定的條件下,地層鋼度小,勢必要增大初期支護鋼度。對復合式襯砌結構,根據設計的荷載分配,一般結構二襯不承擔施工期荷載,但根據實際施工及有關監測資料,初期支護后圍巖達到穩定的時間較長,唯有二襯后,隧道才*穩定。

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