H003_周永伟_风化岩中暗挖地铁稳定性分析.pptVIP

风化类岩石中暗挖地铁车站稳定性分析 作者：周永伟 Email：awei527@163.com 地铁与地下工程研究中心 (Subway and Underground Engineering Research Center) 主要内容 1、背景意义 2、风化岩开挖稳定性分析 3、结论与展望 * 1、背景意义 2004年9月21号，上海轨道交通9号线一期工程施工过程中一条下水道发生破裂，造成700平方米的地面塌陷，对环境产生了非常恶劣的影响； 2007年12月17号，南京地铁2号线施工面突然发生断裂，导致市区主干道路面塌方，面积达30多万平方米，两棵10多米高的树掉入塌方处； 上海轨道交通4号线的施工事故，导致中山南路847号一幢8层楼房裙房坍塌，靠近事故现场的20多层临江花园大楼出现倾斜。 * 屡屡发生的地铁施工事故让人触目惊心，原因可能不尽相同，地质、勘察、设计、施工、监理等过程，甚至有的还存在工程被层层分包，施工单位没有施工经验等问题，每个方面的疏忽都可能酿成安全事故，但有一点是可以肯定的，事故折射出的问题一定包含技术上的失误。 由于地铁及地下工程项目目前不确定性、施工复杂性以及周边环境的影响，在施工过程中极易导致出现工程问题。通过数值方法对车站拟采用的施工方法开挖地铁车站时可能出现的问题进行预测，以便指导施工进程是一个非常有意义，而且值得深入研究的问题 * 2、风化岩暗挖稳定分析 岩体在力场作用下的性质包括两个方面:岩体的变形特征和强度特征。主要的代表性力学参数包括:岩体变形模量、岩体抗剪强度指标C、φ值。 《铁路隧道设计规范》中给出各级围岩参数的选取建议值。但考虑到岩石的参数还受车站周边各种地质环境的影响应该对参数进行折减。 2.1风化岩参数选取 * 1.收集并整理节理岩体工程区域的地质条件和水文情况，详细调查工程岩体的构造情况，结构面的分布等。 2.测定岩体工程的某些点的地应力状况，确定岩体的地应力分布的特征函数，确定最大地应力的方向，了解岩体的非均匀性和非连续性特征。 3.根据设计的相关标准和工程要求，合理安排岩体现场原位实验，若无条件进行岩体现场原位实验，则需要在地质调查的基础上，确定典型岩体类型和岩体范围。 4.根据规范的建议值，将岩石力学参数的计算值进行调整。 * 2.1.1大连地铁风化岩实例 （1）IV级围岩 中风化石英岩夹板岩、中风化碎裂状板岩、中风化板岩、微风化板岩，拱部无支护时可产生较大的坍塌， 侧壁有时失去稳定。 （2）V级围岩 全风化板岩、全风化碎裂状板岩、强风化石英岩夹板岩、强风化碎裂状板岩、强风化板岩，围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常小坍塌，隧道浅埋时易出现地表下陷或坍塌至地表。 （3）VI级围岩 素填土，围岩极易坍塌变形，有水时土、砂常与水一齐涌出，浅埋时易坍塌至地表。 * * 第一步：考虑黑石礁车站属于浅埋暗挖，不存在较高的地应力状态，所以不用考虑地应力原因导致的折减。仅考虑时间效应，勘察中用的是新鲜岩体，实际工程中大面积开挖使基岩体暴露，岩体会因为失水、浸水、风化等因素，变成下一等级的岩体。 第二步：考虑岩体分类中的范围及深度问题，当研究范围扩大几倍时，应该再记入围岩的节理，裂隙和发育问题对围岩力学性能的影响。尤其是裂隙贯通时对围岩的力学性能影响更大，为了偏于安全的考虑这些危险因素，建议继续将围岩的力学参数折减，可按照一半处理。 第三步：折减后，全风化带岩石力学性能跟地表填土相似。为工程便利考虑，根据地层的力学参数，将强风化岩的上界定为岩土分界，其上地层划为土层，其下为岩层。 * * 城市地铁的建设过程中，不可避免的会引起城市环境问题。隧道施工对环境的影响主要包括以下几方面的问题： (1)地下构筑物（主要包括各种地下管道和既有隧道以及隧道支护本身）的变形和开裂。 (2)地面建筑物的变形开裂和倾斜。由于地表的变形，特别是不均匀变形将导致房屋等地面建筑物开裂或倾斜。 (3)城市道路路面开裂和塌陷。 2.2风化岩稳定性分析内容 * 地下管道： 地下管线安全性判别方法可以分为两大类：应力判别法和管道张角判别法。应力判别法一般适用于刚性管,而管道张角判别法适用于柔性管。刚性管和柔性管的分类是按照管线是否设有可允许转动的接头来区分的 ,设有可允许转动接头的管道称为柔性