孫濤, 李浩, 呂顯州*, 宋高銳, 李嘉誠, 張傳軍

(1.山東科技大學 地球科學與工程學院, 山東 青島 266590;2.山東科技大學 土木工程與建筑學院, 山東 青島 266590;3.青島市勘察測繪研究院, 山東 青島 266032)

0 引言

復雜地質(zhì)條件下淺埋暗挖地鐵車站的修建是當前我國城市地鐵建設安全快速施工面臨的關(guān)鍵問題,尤其是不同地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的各種罕見地層構(gòu)造,對于城市地鐵淺埋暗挖地鐵的修建產(chǎn)生巨大的影響[1-3],如何應對復雜的地層條件是地鐵安全快速施工的重要問題。

多種不同性質(zhì)的巖石組合而成的復雜巖層,常常伴隨著節(jié)理帶的出現(xiàn),這種復雜多變的地層情況對于地鐵車站的施工具有巨大的影響。節(jié)理帶與隧道存在著多種位置關(guān)系,不同的位置關(guān)系存在不同的相互影響,諸多學者研究了隧道完全處于節(jié)理帶巖體的情況。Wang等[4]利用數(shù)值模擬研究了隧道周圍節(jié)理巖體引起的各向異性變形,得出其主要影響是隧道開挖使得與隧道相切的節(jié)理的抗剪強度降低,導致節(jié)理的滑動破壞和剪切變形。仉文崗等[5]推導了考慮巖體節(jié)理摩擦角空間變異性的隧道拱頂楔形體安全系數(shù)積分表達式,并指出了巖體節(jié)理摩擦角的空間變異性對隧道拱頂楔形體失效概率有顯著影響。李赤謀等[6]采用數(shù)值模擬分析不同層理角時的隧道變形問題,指出不同的層理傾角會影響圍巖應力集中的位置,導致不同的變形破壞方式。王永甫等[7]對不同節(jié)理傾角時隧道的洞周變形和襯砌穩(wěn)定性進行了研究,為穿越巖體節(jié)理的隧道工程的變形預測和穩(wěn)定分析提供了有效的計算方法。蔡俊等[8]建立了考慮剪脹角影響的Mohr-Coulomb模型的隧道開挖數(shù)值模型,分析了其所依托工程的最優(yōu)進尺,并且考慮剪脹角的數(shù)值模擬計算結(jié)果更為接近實際工程。Zhang等[9]依托實際工程,利用數(shù)值模擬研究了節(jié)理巖體中隧道的破壞形式,揭示了隧道周圍的最大變形出現(xiàn)在節(jié)理處,其破壞是通過旋轉(zhuǎn)、剪切和塌落的綜合機制發(fā)生的。

對于隧道貫穿節(jié)理帶的情況,楊忠民等[10]對節(jié)理巖體中隧道開挖后圍巖的應力狀態(tài)進行數(shù)值模擬,得到了節(jié)理巖體法向剛度與塌方范圍呈反比,剪切剛度對隧道塌方范圍的影響較小。Liu等[11]將節(jié)理巖體視為層狀各向異性巖體帶,建立層狀各向異性巖體的力學模型,并提出一種地下開挖工程穩(wěn)定性分析的節(jié)理建模與模擬方法。

在節(jié)理帶貫穿隧道的位置關(guān)系下,諸多學者將節(jié)理帶考慮為貫穿裂紋,劉邦等[12]利用模型試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式分析出了不同傾角對隧道的影響以及在節(jié)理影響下的隧道破壞形式。陳銳等[13]研究了節(jié)理面與隧道的位置關(guān)系對于復合地層施工的影響,并修正了巖體穩(wěn)定公式,指出節(jié)理穿越隧道時的安全系數(shù)最低。黃鋒等[14]通過數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測技術(shù),分析得出車站隧道群受陡傾節(jié)理的影響導致偏壓現(xiàn)象顯著。

綜上所述,國內(nèi)外學者對于節(jié)理巖體與隧道不同位置關(guān)系的相互影響進行了深入的探索,但是節(jié)理帶貫穿地層時通常將其簡化為裂紋或者隧道圍巖均視為節(jié)理巖體的簡化方式,忽略了節(jié)理帶厚度及非節(jié)理圍巖影響。由于國內(nèi)外學者對異質(zhì)地層發(fā)育有一定厚度節(jié)理帶的復雜地層條件下地鐵施工問題的研究較少,因此本文以青島地鐵6號線華山一路站節(jié)理帶縱向貫穿異質(zhì)地層地鐵車站為背景,分析輝綠巖侵入花崗巖形成貫穿車站的節(jié)理帶的施工響應,提出特殊地層下的針對性控制措施,對于日益復雜的地質(zhì)條件下地鐵施工具有重要的指導和借鑒意義。

1 工程概況

1.1 工程簡介

青島地鐵6號線華山一路站位于華山一路與規(guī)劃海岸大道交叉口,車站沿規(guī)劃海岸大道南北敷設,因此站址地表無大型建筑,周邊較為空曠。車站起止里程為YDK25+469.341～YDK25+674.341,標準段開挖寬度為23.40 m,高度為17.77 m,是青島市目前跨度最大的地鐵車站。

華山一路站車站主體大部分位于微風化巖中,圍巖級別為Ⅳ1～Ⅳ2級。車站主體結(jié)構(gòu)型為單拱直墻平底板復合式襯砌結(jié)構(gòu),主體采用初支拱蓋法施工,采用預應力錨桿支護-格柵鋼架噴射混凝土的主動支護結(jié)構(gòu)。車站平面示意圖如圖1所示。

圖1 車站平面示意圖Fig.1 Station view

1.2 地質(zhì)概況

車站所處地區(qū)區(qū)域性構(gòu)造活動強烈,曾發(fā)生過大規(guī)模、區(qū)域性酸性巖漿侵入,在車站區(qū)域形成了穩(wěn)固的花崗巖巖基。隨后,酸性-中基性巖漿沿巖基內(nèi)薄弱面入侵,形成煌斑巖、細晶巖和輝綠巖等淺成相巖脈,與花崗巖巖基組成復合巖體,造成了車站左線花崗巖、右線輝綠巖的特殊地層情況,并且由于侵入的原因,因此在部分不同巖體之間產(chǎn)生了一定寬度的節(jié)理帶。車站掌子面巖石分布如圖2所示。從左至右分別為花崗巖、節(jié)理帶、輝綠巖。

圖2 掌子面巖石分布圖Fig.2 Rock distribution map of tunnel face

2 數(shù)值模擬

2.1 模型建立

根據(jù)施工設計圖紙以及地勘報告信息,建立輝綠巖侵入花崗巖地層且交界面處發(fā)育有節(jié)理帶的數(shù)值模擬模型,模型地層示意圖如圖3所示。

圖3 模型地層示意圖Fig.3 Schematic diagram of model strata

所建立的模型尺寸為100 m×54 m×72 m(長度×寬度×高度)。模型地層由上到下分為填土層(2.4 m)、強風化巖層(6.4 m)、中風化巖層(3.0 m)、節(jié)理帶(寬1.5 m)和微風化巖層(60.2 m),其中微風化巖層分為左側(cè)的微風化花崗巖巖層和右側(cè)的微風化輝綠巖巖層。

由于霍克-布朗模型可以很好的彌補摩爾-庫倫強度準則在節(jié)理巖石方面計算的不足,能夠很好地計算揭示破碎巖體和各向異性巖體的情況,因此在數(shù)值模擬中,節(jié)理帶采用霍克-布朗模型模擬。其余圍巖采用摩爾-庫倫模型,支護結(jié)構(gòu)采用彈性模型。

通過在開挖模擬中通過設置空模型來模擬車站主體開挖,將格柵鋼架支護-噴射混凝土等效為剛度均勻的實體單元;由于超前小導管注漿目的是為了加固周圍巖體,因此通過等效提升巖體參數(shù)來模擬強度,可近似滿足宏觀彈性一致。

2.2 參數(shù)確定

圍巖物理力學參數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘查報告和相關(guān)規(guī)范選取。初期支護的模擬參數(shù)采用等效剛度法[15]進行近似模擬,可得出初期支護的彈性模量為23 GPa;錨桿支護參數(shù)根據(jù)施工選取;對于超前注漿,采用圍巖強化的等效模擬方法,其彈性模量通過公式(1)確定。

(1)

式中:E為折算后地層的彈性模量, GPa;E0為原地層的彈性模量, GPa;Eg為小導管彈性模量,GPa;Sg為小導管支護等效截面積,m2;S為支護斷面截面積, m2。

筆者針對食品科學與工程本科專業(yè)果蔬加工工藝學課程教學中存在的問題，分析了目前比較流行的工作坊教學模式的內(nèi)涵和特點，并引入果蔬加工工藝學的理論、實驗教學中，并應用以賽代考工作坊進行實效評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，工作坊教學模式在提高學生運用專業(yè)知識的能力、產(chǎn)品開發(fā)能力和實踐能力的同時，還激活了學生的自主學習動力，提高了創(chuàng)新意識、人際溝通、團隊合作、語言表達能力等綜合素質(zhì)，達成了教學目標，提高了教學實效性。

霍克布朗強度準則將影響巖石強度的各種因素歸結(jié)到2個經(jīng)驗參數(shù)m、s中。經(jīng)驗參數(shù)m、s可以通過巖石的三軸試驗確定[16]。

假定X=σ3,Y=σ1-σ3,則有

(2)

(3)

(4)

其中,n為σ1、σ2、～σ3的組數(shù),組數(shù)一般大于5。

最終所獲得的圍巖及支護力學參數(shù)見表1。

表1 圍巖及支護力學參數(shù)表Tab.1 Mechanical parameters of surrounding rock and support

2.3 開挖模擬

模擬計算中嚴格按照施工順序進行,開挖步序示意圖如圖4所示,#①、#②、#③導洞相互錯開8 m,開挖進尺為2 m,#④導洞與#③導洞間隔15 m以模擬施工中沉降穩(wěn)定后#④導洞的施工措施。待開挖完成后立即施加預應力錨桿及初期支護,并在每一次開挖之后進行模擬計算。模型上部開挖貫通之后進行下斷面開挖,根據(jù)分區(qū)依次進行開挖,每步間隔5 m。監(jiān)測點布置圖如圖5所示,為了避免邊界影響,選取模型中部距初始界面32 m的斷面為監(jiān)測分析斷面。

圖4 開挖步序示意圖Fig.4 Excavation sequence diagram

圖5 監(jiān)測點布置圖Fig.5 Layout of survey points

2.4 針對性控制方式

由于華山一路站穿越多種復雜地層,因此車站施工過程中采用了多種不同支護,本文只針對巖性交界面處節(jié)理帶縱向分割車站主體的區(qū)段所采用的加強支護方式進行模擬分析。對于節(jié)理帶縱向穿越車站開挖區(qū)域的情況下,為了滿足工程安全要求,確定合理加固方案,設計3種不同工況進行分析,施工工況方案見表2。

表2 施工工況方案Tab.2 Construction conditions

3 模擬結(jié)果分析

3.1 應力分析

對于節(jié)理發(fā)育巖體,最大主應力和最大剪應力是衡量地鐵車站是否穩(wěn)定的重要參考依據(jù)[17]。圖6為工況1的最大主應力及最大剪應力云圖。由圖可知,洞周最大主應力主要分布在節(jié)理帶處,最大值為-0.65 MPa;最大剪應力主要分布在左拱腳處,最大值為5.9 MPa。

(a) 最大主應力云圖

(b) 最大剪應力云圖

為了確定施工過程中各工況對于節(jié)理帶處最大主應力的控制情況,繪制節(jié)理帶最大主應力時程曲線如圖7所示。由圖可見,應力釋放后工況1的應力為-0.55 MPa,工況2的為0.1 MPa,工況3的為0.05 MPa;工況2與工況3變化趨勢相同,在掌子面到達監(jiān)測斷面時應力呈突減趨勢,最終呈現(xiàn)較小的拉應力并趨于穩(wěn)定;工況1同樣在到達監(jiān)測斷面時應力突增,原因主要是節(jié)理帶未進行加固支護,巖石受施工擾動破壞,導致應力在開挖之后急速增加。

同樣,為了確定各工況對左拱腰處(穩(wěn)定性控制關(guān)鍵點)最大剪應力的控制效果,繪制的左拱腰最大剪應力時程曲線如圖8所示。由圖可知,開挖完成后工況1的拱腰處最大剪應力為4.5 MPa,工況2的為1.75 MPa,工況3的為1.0 MPa。3種工況變化趨勢一致,均為掌子面開挖后應力增大,不同的是工況1增長速率最大,其次為工況2,工況3增長速率最小。工況1最大剪應力持續(xù)增大的原因為節(jié)理帶處無加強支護,變形過大,支護無法提供足夠的支護能力引起的。

3種工況對于最大主應力和最大剪應力的控制效果方面,工況3效果最優(yōu),其次為工況2,2種工況下應力均在控制范圍之內(nèi),工況1應力變化速率過快,開挖擾動明顯,車站的穩(wěn)定性差。

圖7 節(jié)理帶最大主應力時程曲線Fig.7 Time history curves of the maximum principal stress at the joint band

圖8 左拱腰最大剪應力時程曲線Fig.8 Time history curves of the maximum shear stress at the left arched waist

3.2 位移分析

模擬開挖完成后在監(jiān)測斷面處的各工況沉降云圖如圖9所示,監(jiān)測斷面處各監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)見表3。由圖9和表3可以看出:①未施加超前支護的工況1最大沉降區(qū)域正位于節(jié)理帶,工況2最大位移略微偏向于拱頂方向,工況3最大沉降點位于拱頂處。超前支護對于節(jié)理帶變形的控制作用顯著,并且超前支護的覆蓋范圍與控制變形的作用成正比。②最大沉降值方面由大到小的順序為工況1(21.9 mm)、工況2(7.13 mm)、工況3(4.78 mm)。工況3與工況2相比于工況1最大沉降分別下降了78%、67%。③圍巖左右線異質(zhì),導致車站主體左線花崗巖區(qū)域變形小于右線輝綠巖區(qū)域。④節(jié)理帶影響區(qū)域主要在拱頂和車站底部區(qū)域,直墻段受節(jié)理帶影響較小。

(a) 工況1

(b) 工況2

(c) 工況3

表3 各監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)Tab.3 Deformation data table of each monitoring point mm

圖10 地表沉降圖Fig.10 Surface settlement map

3種工況地表沉降圖如圖10所示。由圖可清晰看出工況1的沉降最大為5.7 mm,工況2的為3 mm,工況3的為2.4 mm。由于車站整體圍巖左側(cè)花崗巖強度大于右側(cè)輝綠巖,因此地表沉降最大值點偏向于輝綠巖一側(cè)。地表沉降最大值并未位于拱頂正上方或者受節(jié)理帶影響偏向于節(jié)理帶方向,節(jié)理帶對于地表沉降的影響相較于左右側(cè)圍巖巖性的差異影響較小,輝綠巖與花崗巖強度的差異對于地表沉降的沉降范圍具有決定性的影響,而節(jié)理帶對于沉降大小有著較大的影響。

為了分析節(jié)理帶對施工開挖過程的影響,選取監(jiān)測斷面中節(jié)理帶監(jiān)測點以及拱頂監(jiān)測點沉降數(shù)據(jù),繪制出節(jié)理帶累計沉降圖和拱頂累計沉降圖分別如圖11、12所示。由圖11、12對比可知,節(jié)理帶圍巖強度過低,所以在工況1條件下節(jié)理帶沉降遠大于拱頂處沉降,相差6 mm,節(jié)理帶沉降速率更大;超前支護的施加使得工況2和工況3節(jié)理帶沉降速率與拱頂處一致。節(jié)理帶區(qū)域和拱頂處沉降具有同樣的規(guī)律。相對于工況2,工況3超前支護的范圍更大,因此在拱部開挖過程中工況3的沉降小于工況2的沉降。在沉降速率方面,3種工況下的沉降速率依次減小,說明注漿區(qū)域的增加減小了沉降變化的速率,控制了圍巖的變形。節(jié)理帶區(qū)域,工況1在監(jiān)測面前5 m時就受到擾動,而工況2和工況3則在監(jiān)測面前3 m時受到擾動,證明了超前支護的施加對于節(jié)理帶圍巖沉降有著很好的支護作用,并且拱部全斷面支護相較于僅在節(jié)理帶處支護對于沉降的限制作用也較為明顯。下斷面開挖至監(jiān)測斷面之后,拱頂和節(jié)理帶工況2和工況3的沉降速率相同,其原因是初期支護在拱部的及時封閉,使得下斷面開挖的并不會受到節(jié)理帶的影響。

圖11 節(jié)理帶累計沉降圖Fig.11 Cumulative settlement diagram at join

圖12 拱頂累計沉降圖Fig.12 Vault accumulative settlement diagram

在圍巖變形控制方面,工況1的效果最差,無法保證施工的安全,工況2和工況3可以很好地控制節(jié)理帶以及圍巖的變形,能夠保證施工的安全進行,并且工況3的控制效果要好于工況2的。針對于圍巖變形方面,工況2、3均具有良好的性能。

3.3 塑性變形分析

車站開挖完成后,監(jiān)測斷面處各工況塑性變形區(qū)分布圖如圖13所示。3種工況下節(jié)理帶區(qū)域處均發(fā)生了塑性變形,并且延節(jié)理帶方向擴展,在節(jié)理帶與車站接觸的區(qū)域塑性變形區(qū)域較大。在車站底部同樣在節(jié)理帶與車站相交處出現(xiàn)塑性變形區(qū)域,車站右線輝綠巖區(qū)域塑性變形區(qū)域比花崗巖區(qū)域大。3種支護情況下,工況1產(chǎn)生的塑性變形區(qū)域最大,且最大區(qū)域除節(jié)理帶外產(chǎn)生于輝綠巖區(qū)域的拱腰處,工況2產(chǎn)生塑性變形區(qū)相較于工況1塑性變形區(qū)范圍減小,最大區(qū)域存在于節(jié)理帶處和輝綠巖區(qū)域內(nèi)處。由于工況3拱部全部施作超前注漿支護,因此其不僅節(jié)理帶處塑性區(qū)稍小于工況1和工況2,右拱腰處的塑性變形區(qū)更加小于其他2種工況。超前支護對于塑性變形區(qū)范圍的控制效果較好,對于車站洞周與節(jié)理帶接觸區(qū)域的控制效果明顯,減小了塑性變形區(qū)的范圍;并且對于輝綠巖一側(cè)的拱腰塑性變形區(qū)的控制效果也較為明顯。

(a) 工況1

(b) 工況2

(c) 工況3

綜上分析,從應力、位移和塑性變形區(qū)發(fā)展三方面對3 種支護方案進行比對,發(fā)現(xiàn)僅采用初期支護、節(jié)理無針對性控制下車站開挖產(chǎn)生的塑性破壞范圍很大,對于大跨度的地鐵車站穩(wěn)定性控制極其不利。而節(jié)理帶范圍內(nèi)超前小導管注漿支護及全斷面注漿支護下隧道開挖產(chǎn)生的塑性破壞均得到較好控制,未對巖體產(chǎn)生較大的擾動,維持了巖體的穩(wěn)定性,而且2種支護方式下車站開挖產(chǎn)生的拱頂沉降和應力均小于僅有初期支護的工況,兩者控制下的地鐵車站變形均在控制范圍之內(nèi),且在圍巖條件較好的情況下時左、右線巖性差異所造成的變形與應力差異均在設計允許范圍之內(nèi),因此利用超前支護對巖性差異的影響進行控制并非必須要求,僅依靠初期支護即可安全支護。全斷面超前小導管注漿施工的施工周期長,施工所需器械及注漿材料的消耗較多,需要投入大量資金、時間和人力,因此雖然全斷面超前小導管注漿在應力、位移和塑性變形區(qū)發(fā)展等方面略具優(yōu)勢,但是從經(jīng)濟及隧道快速施工方面考慮,3種支護方案在實際工程施工時需要根據(jù)圍巖狀態(tài)狀況對工況2與工況3擇優(yōu)選用,即圍巖破碎且強度過低時采用工況3施工,圍巖狀態(tài)良好強度足夠時采用工況2進行施工。

4 注漿區(qū)寬度確定

當左、右兩側(cè)巖石強度足夠,不需要進行全斷面超前小導管注漿支護時,在施工中就僅需要對節(jié)理帶進行超前注漿支護,對于注漿范圍的大小,則需要注漿區(qū)域既能夠提供足夠的支護能力,并且在施工方面具有一定優(yōu)勢?，F(xiàn)通過數(shù)值模擬在僅節(jié)理帶注漿支護(工況1),節(jié)理帶區(qū)域左、右兩側(cè)各2 m范圍(工況2),各3 m范圍(工況3)以及左側(cè)拱頂注漿支護(工況4)進行分析。

根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果可得出車站開挖時各工況拱部沉降示意圖如圖14所示。

圖14 拱部沉降示意圖Fig.14 Schematic diagram of arch settlement

根據(jù)圖14可知,節(jié)理帶處的沉降隨著超前小導管支護的范圍的增加而減小,支護范圍為兩側(cè)各3 m以及3 m以上注漿范圍之后的最大沉降點位于與拱頂處沉降點重合,支護范圍為兩側(cè)各2 m時,節(jié)理帶雖然沉降大于拱頂處,但是影響均在控制范圍之內(nèi)。由于初支拱蓋法施工,拱部分區(qū)開挖,以兩側(cè)各3 m工況進行施工,則會存在已支護區(qū)域重復擾動,此舉不僅會造成支護結(jié)構(gòu)的支護性能降低,并且會拖慢施工進度,造成人力與資源的浪費,因此,在節(jié)理帶區(qū)域左、右兩側(cè)2 m范圍內(nèi)施工為最佳的支護范圍。

5 工程應用

5.1 現(xiàn)場施工

青島地鐵六號線華山一路站車站主體節(jié)理帶縱向穿越區(qū)段,施工設計在圍巖強度較差的區(qū)段采用全斷面超前注漿加固的方式進行加強支護,其余區(qū)域采用節(jié)理帶范圍施加超前注漿支護,加固措施示意圖如圖15所示。在施工中利用地質(zhì)雷達、超前水平鉆孔等手段進行的綜合預報,有針對性地指導超前小導管的注漿支護的施設。

圖15 加固措施示意圖Fig.15 Reinforcement plan

小導管施工采用直徑為42 mm、厚度為3.5 mm的熱軋無縫鋼管,管長度為3.0 m,環(huán)向間距為40 cm,縱向間距為1.5 m一環(huán)布置,小導管安裝完畢后用注漿機注漿。

5.2 現(xiàn)場監(jiān)測分析

在現(xiàn)場施工過程中,對于車站開挖過程中的圍巖變形要進行嚴格的監(jiān)控量測。選取節(jié)理帶區(qū)段的監(jiān)測斷面進行監(jiān)測。

由于圍巖性質(zhì)特殊,因此在施工過程中,對于拱頂?shù)默F(xiàn)場沉降監(jiān)測項目為拱頂、拱腰,統(tǒng)計整理所選取監(jiān)測斷面監(jiān)測數(shù)據(jù),對比數(shù)值模擬,繪制的節(jié)理帶區(qū)域支護監(jiān)測數(shù)據(jù)圖以及拱部全斷面支護監(jiān)測數(shù)據(jù)分別如圖16、17所示。

由圖16、17可以看出,拱頂沉降趨勢與模擬趨勢一致,實測數(shù)值與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)值相差0.45 mm左右,即模擬值與監(jiān)測值相差10%左右,說明數(shù)值模擬結(jié)果具有一定可靠性,其誤差產(chǎn)生原因為數(shù)值模擬未考慮圍巖的非均質(zhì)因素的影響。

2種支護方式下拱頂沉降最大約為4.5 mm,說明2種支護均對節(jié)理帶的不利影響產(chǎn)生了良好的控制作用;在僅在節(jié)理帶范圍支護的區(qū)域,左、右拱腰沉降不均,其原因為左、右線巖性不一,強度不同,因此產(chǎn)生了沉降差異,在拱部全斷面支護的情況下,超前小導管注漿支護抵消了這部分沉降,因此左、右拱腰的沉降一致。

監(jiān)測結(jié)果表明,超前小導管注漿支護對于節(jié)理帶的支護作用顯著,并且在施加全斷面超前小導管注漿支護的區(qū)域,也更好地限制了左、右不均地質(zhì)帶來的沉降影響。

圖16 節(jié)理帶區(qū)域支護監(jiān)測數(shù)據(jù)Fig.16 Surface subsidence monitoring value

圖17 拱部全斷面支護監(jiān)測數(shù)據(jù)Fig.17 Surface subsidence monitoring value

6 結(jié)語

① 左、右兩側(cè)巖性不一致且存在節(jié)理帶的地質(zhì)情況下的地鐵車站在開挖過程中,圍巖施工力學響應主要受到左、右兩側(cè)巖性差異的影響,節(jié)理帶對其影響較小,凈空收斂同樣受左、右兩側(cè)巖性差異影響;拱頂變形受節(jié)理帶影響最大;節(jié)理帶以及左、右兩側(cè)巖石性質(zhì)的差異對塑性變形區(qū)均有較大的影響。

② 拱部全斷面超前小導管注漿支護(工況3)、節(jié)理帶范圍超前小導管注漿支護(工況2)和無加強支護(工況1)3種工況,最大沉降分別為 4.78、7.13、21.9 mm,最大主應力分別為 -0.55、0.10、 0.05 MPa,最大剪應力分別為1.00、1.75、4.50 MPa;沉降以及應力變化速率由小到大的排序均為工況3、工況2、工況1;工況2、3均可以限制塑性變形區(qū)發(fā)展,工況3在左、右異質(zhì)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)發(fā)展方面具有更大作用。

③ 施工中可根據(jù)圍巖強度分別采用工況2與工況3,超前小導管的注漿范圍對節(jié)理帶影響的限制作用隨著的范圍的增加而增大,結(jié)合拱蓋法的施工要求,確定節(jié)理帶左右2 m范圍為最佳支護范圍?，F(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)表明應用效果良好。