浅谈溶洞对地铁隧道结构力学特性及围岩压力影响的研究

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1、中南大学硕士学位论文溶洞对地铁隧道结构力学特性及围岩压力影响的研究姓名：苏伟申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：冷伍明;雷金山20081101摘要近年来，随着诚市地铁建设规模不断加大，在岩溶区修建地铁隧道己不鲜见。因此，研究岩溶区溶洞和土洞对地铁隧道稳定性的影响就显得尤为重要。广州市正在建设的轨道交通二号线北延段、三号线机场段、五号线、六号线和广佛线等均穿过石灰岩分布区域。沿线岩溶十分发育。论文以广州市轨道交通沿线岩溶地质处理为研究背景，结合地质调查资料，采用大型室内相似模拟试验以及三维有限元数值模拟分析为研究手段，对地铁隧道周边溶洞和

2、土洞对地铁隧道的影响进行了专门的研究。(1)根据相似材料选取的原则，结合工程实际情况，通过一系列的配比试验，以最大限度满足相似判据为准则，最终确定此次室内模拟试验的相似模拟材料。(2)进行大比尺室内模型试验，研究隧道周边不同位置、不同大小的溶洞和土洞对隧道衬砌结构应变、稳定性、隧道上覆土层沉降及隧道周围土压力的影响。(3)采用MIDAS．GTS有限元分析软件，建立三维有限元模型，对隧道周边不同位置、不同大小的溶洞和土洞进行数值模拟。得到不同溶、土洞存在条件下的衬砌应力变化情况和隧道上覆土层的沉降变化情况，并与模型试验结果进行对比。(4)通过数

3、值模拟，对隧道周边溶洞和土洞的处理范围提出建议。关键词：岩溶，相似材料，模型试验，数值模拟，盾构隧道ABSTRACTInrecentyears，alongwiththedevelopmentofsubwayconstruction，itisinevitabletoconstructsubwayinkarstregions．Soitisexigenttoresearchtheinfluencesofkarstcavesandsoilcavesonthestabilityofsubwaytunnelinkarstregions．Guangzhou

4、isconstructingrailtransitcosmically．ThenorthofSubwaylineNo．2、aerodromelineofSubwaylineNo．3、SubwaylineNo．5、SubwaylineNo．6andthesubwaylinebetweenGuangzhouandFoshanallthrillthroughtheregionoflimestone．Therearemanykarstcavesandsoilcaves．BasedonthedisposalofkarstalongGuangzhoura

5、iltransit，thispaperUSeSFEMandsimilarmodeltestastheresearchmeanstostudytheinfluencesofkarstcavesandsoilcavesonthesubwaytunnel．(1)Baseontheruleofsimilarmaterialandthefact·ofthetest。Iselectthesimilarmaterialoftherockandsoilpreliminary．Andchoosethesimilarmaterialofthetestultima

6、telywhichmeetingthesimilarcriterionmaximum．(2)Progressingindoormodeltestwithlargeproportion．Studyingtheinfluencesofkarstcavesandsoilcavesindifferentlocationanddifferentsize，onthestrainofsegmentlining、thestabilityofsegmentlining、thesettlementofsoilabovethesubwaytunnelandthes

7、oilpressaroundthesubwaytunnel．(3)AdoptingⅦDAS-GTSsoftwaretoestablish3Dmodel．Simulatingthekarstcavesandsoilcaveswhichindifferentlocationanddifferentsize．Studyingthechangeofthestrainofsegmentlining、thesettlementofsoilabovethesubwaytunnel．Thencomparingtlletestresultswiththenum

8、ericalsimulationresults．(4)Accordingtothenumericalsimulationresults，givingaproposa