地铁隧道地层变形特征分析范文

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1现场监控量测

1.1现场监测数据河河区间地表的主要监测项目有地表沉降，洞内监测项目主要是拱顶沉降和净空收敛。选取YK16+382监测面为例进行研究，该监测面地表沉降有6个监测点，拱顶沉降有2个监测点、净空收敛有4个监测点。地表沉降监测数据如表1所示，拱顶沉降监测数据如表2所示，净空收敛监测数据如表3所示。

1.2监测数据分析由表1的现场监测数据可得，最大沉降量出现在两隧道中间测点10DC02-70，其最大累计变化量为-7.38mm。右线隧道中轴线及左线隧道边缘测点10DC02-69、10DC02-71、10DC02-72沉降量略小于中间测点，其沉降量平均-6.5mm。隧道两侧测点沉降量最小，沉降量约为-5.3mm和-4.8mm。根据曲线图可知隧道开挖后地表开始沉降，可能会有一定回弹，之后沉降速率变快，最后趋于平稳。隧道右线上方YK16+382断面，6个地表沉降点在不同时间的地表沉降量可呈现出一个沉降槽。沉降槽表现为隧道中心线上方地表沉降最大，达到7~8mm，沿隧道中心线向两侧沉降逐渐减小，距离中心线大概10m处沉降很小，基本可以忽略。根据沉降槽的情况可以得出两条隧道的开挖顺序对地表沉降的影响，右线隧道先开挖，右线上方测点10DC02-69测点明显沉降，随着左线隧道开挖，其他测点也随之出现明显沉降，最终达到稳定状态。由表2和表3拱顶沉降和净空收敛的监测数据可以得出，虽然地表各监测数据变化较大，但是洞内的各项数据基本上是稳定的，可以推断隧道本身处于稳定状态，但还需要对施工工艺进一步优化，特别是加强超前注浆，注意及时封闭围岩。

2数值模拟

2.1地层位移分析两隧道中轴线间距为15m，隧道上部为半径为3m的半圆，下部为长6m宽3m的矩形，拱顶距离地表距离为15m，穿过强风化花岗岩。地层力学参数如表4所示。通过对YK16+382监测面的数值计算模拟表明，隧道开挖后拱顶处沉降最大，向地表发展沉降逐渐减小，从数值计算的沉降量也基本可以判断沉降槽的宽度，以累计沉降1mm为标准可以判断出沉降槽的范围约22m。同时，数值计算结果表明，在隧道两侧也会有一定的收敛。数值计算也可以反映6个地表沉降测点的最终沉降量。6个监测点的沉降变化趋势基本相同，在经过较为快速的下沉段后趋于平稳。隧道两侧的测点沉降量最小，最终沉降量约为-4mm。两隧道中轴线和中间测点沉降量较大，最终约为-8mm。

2.2实测与数值模拟地表沉降对比将实测数据得出的结果和数值模拟得出的结果进行对比。监测断面数值模拟的沉降量与实测沉降在隧道中轴线和隧道2侧的发展趋势基本符合，但实测两隧道中点沉降与数值模拟有差异。实测隧道量测的沉降量略小于模拟沉降量。通过对比YK16+382监测面的实测与数值模拟的地表沉降对比，可以总结以下几点：（1）实测YK16+382和数值模拟的YK16+382监测面的地表沉降槽的形态都基本符合经验法中对于沉降槽的计算，隧道中轴线和两隧道中间测点沉降量大，隧道两侧沉降量递减。（2）数值模拟沉降量大于实测沉降量，其原因为数值模拟的沉降量为最终土层稳定沉降量，而监测面的监测时间都在6个月以内，没有达到土层稳定的时间，因此模拟值大于实际沉降是合理的。

3结论

本文通过对青岛地铁工程3号线区间隧道地表沉降、拱顶沉降以及净空收敛的实测与数值模拟对比，得到以下结论及建议：（1）河河区间隧道沉降槽基本符合经验法预测，即隧道中轴线沉降量最大，两侧沉降量减小。但由于两隧道间距小于3D（D为隧道宽度），对于两隧道中间的土层沉降有叠加作用。通过数值模拟和实测数据都可以证明，两隧道中间土层受到叠加作用后，与隧道中轴线沉降量相近。（2）数值模拟位移云图和沉降曲线趋势基本符合工程实际的监测情况，因此数值模拟有助于现场测量和施工，可以为地表沉降预测提供理论和数据基础，以提高地表沉降控制的精度和效率。（3）鉴于实测沉降量曲线的回弹、波动以及YK16+382监测面两隧道中间测点沉降量较小、两侧沉降量稍大，数值模拟有一定局限性，不能准确地模拟实际地层情况，没有考虑渗流和排水的影响，无法计算施工现场的扰动和周围环境的影响。因此对于隧道沉降量的监测需要实测和数值模拟的结合。

作者：方浩亮迟明张德永单位：中国石油工程建设公司岩土公司