小型溶洞对隧道稳定性的影响分析.pdf

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1、81背地质论评GEOLOGICALREVIEWVoM1．dv582N0o．123小型溶洞对隧道稳定性的影响分析邵勇¨，阎长虹¨，许宝田¨，王宁，郑军2’1)南京大学地球科学与工程学院，南京，210093；2)南京地铁科技咨询公司，南京，210012内容提要：根据钻探、物探资料，拟建南京地铁3号线滨江路站一五塘村站沿线穿越的灰岩地层中有数量较大的洞径为2～3m的小型溶洞。通过对该地区地质背景的分析发现，岩溶明显受断裂构造控制，溶洞发育规模小但数量多，对开挖后隧道的围岩稳定性有一定的影响。采用数值分析法研究了小型溶洞尺寸、与隧道位置关系等不同因素对隧道

2、围岩稳定性的影响。计算结果表明，当溶洞尺寸和位置变化时，围岩塑性区也发生变化，塑性区面积随着溶洞尺寸的增大而增大。溶洞位于拱肩时塑性区面积最大，对围岩的稳定性影响大，位于拱腰时最小。隧道开挖后拱顶和拱底处最易破坏，相近条件下串珠状溶洞比单个溶洞的危害性要大。关键词：岩溶；小型溶洞；串珠状溶洞；数值模拟；南京地铁岩溶工程地质问题在地铁建设中举足轻重，对第四系地层。岩性自上而下主要为：杂填土、素填工程的安全稳定性有较大影响，隧道开挖时由于溶土、粉质黏土、粉土及中风化白云岩、灰岩。其中中洞引起的塌陷、突水、突泥对工程建设极具危害(张风化白云岩、灰岩为震旦

3、系灯影组地层，也是隧道穿民庆等，2005；王国斌等，2008；邱祖林等，2008；康勇越的主要地层，呈灰白色，杂肉红色，细晶结构、粉晶等，2010；刘小刚，2010)，而且溶洞在地铁运营过程结构，块状结构，岩石中细小裂隙发育，裂隙中多被也具有危害性，很有可能受到振动荷载后出现塌陷，铁质充填，钻孔内未见底。该层岩溶发育。从而影响地铁的运营。南京地铁3号线由江北穿过1．2区域地质构造长江底，经主城到东山，全长34．9km。其中滨江路工程场区位于幕府山复式背斜核部(图1)，区站一五塘村站地铁穿越地层主要为震旦系灯影组白内分布有一系列NE向断裂。幕府山复式

4、背斜受长云岩、灰岩，受幕府山断层组、南京一湖熟断裂、幕府江断裂切割，北西翼下降至江底，仅出露南东翼。断山一焦山断裂等构造影响，溶洞较发育，给地铁建设裂分布较密集，如幕府山一焦山断裂、定准门一马群带来安全隐患。因此有必要对该路段进行岩溶的地断层、幕府山断层组部分断层，地层多数倒转，以压质背景、发育规律进行分析评价。性和压扭性结构面为主。局部地段，特别是宁镇反通过钻孔、地质雷达、高密度电法等勘探手段，射弧伴生的NW向张性和张扭性断层发育，如南具体了解了该路段溶洞的分布情况及溶洞发育规京一湖熟断裂、幕府山断层组部分断层o。律。采用数值软件FLAC计算分析

5、了不同条件下溶图1中F：断裂为推测正断层，位于幕府山西段洞对隧道稳定性的影响，如溶洞所处的位置、溶洞与沿中央北路从滨江路到五塘村站，长约1．9km走向隧道的距离。研究时对围岩的应力场、位移场、塑性NW，倾向SW，倾角陡。根据野外地质调查及钻探、区进行了分析，综合比较了各种工况下的围岩稳定物探的资料显示，断裂、f断层晚更新世以来没有性。文中还对比分析了单个溶洞与串珠状溶洞对隧发现活动的迹象，因此这些断裂构造对本工程场地道稳定性的影响，为3号线建设提供设计施工依据。产生直接影响的可能性较小。研究表明F断裂、F断裂及幕府山断层组对本工程场地影响较大。1研

6、究区地质背景2岩溶分布特征及发育规律1．1地层、岩性本区属于扬子地层区，分布有震旦系灯影组及区内岩溶主要发育于震旦系灯影组地层中，主注：本文为高等学校科技创新工程重大项目培育资金资助项目(编号708043)、南京地铁科技资助项目的成果。收稿日期：2011-03-24；改回日期：2012-03-20；责任编辑：章雨旭。作者简介：邵勇，男，1982年生。博士研究生。研究方向为城市环境岩土工程研究。Email：silinfe@sina．eom。第3期邵勇等：小型溶洞对隧道稳定性的影响分析525岩溶发育特征的分析研究，及溶洞对隧道围岩稳定蒋颖．2009．溶

7、洞分布部位对隧道稳定性影响的数值分析．铁道标准设计，9：37～70．性影响的数值计算分析，取得一些认识，结论如下：康勇，杨春和，张朋．2010．浅埋岩溶隧道灾变机制及其防治．岩石力(1)研究区域的岩溶发育主要受断裂构造控学与工程学报，39(1)：149～154．制，其中先压后张或张性断裂都对岩溶的发育具有刘波，韩彦辉．2005．FLAC原理、实例与应用指南．北京：人民交通出版社，2～5．控制性作用。刘小刚．2010．大梁子隧道治水综述．铁道标准设计，4：89～92．(2)构造使岩溶发育具有选择性、多层性的特刘之葵，梁金城，朱寿增，张桂林．2003．

8、岩溶区含溶洞岩石地基稳定征，溶洞充填性质、土层覆盖情况决定了溶洞发育规性分析．岩土工程学报，25(5)：629～633．邱