缓倾夹砂土岩复合地层在隧道施工扰动下的失稳机理研究

摘要

近年来，由于地铁建设导致的地面塌陷事故屡见不鲜，给城市居民的安全带来了极大的威胁，引发了全社会的高度重视。依托青岛地铁某区段工程，采用离散元模拟方法对隧道施工扰动下缓倾夹砂土岩复合地层失稳机理进行研究。结果表明：随地层倾斜角度和夹砂层厚度的增大，塌方高度及宽度也随之增大；随隧道上方覆岩厚度的增加，塌方范围随之减小，并得出倾斜角度、夹砂层厚度和覆岩厚度3个影响因素分别对塌方范围影响的关系曲线。借助PFC2D对围岩应力进行监测分析并得出围岩应力变化曲线，随塌方发展，塌落区边界最大主应力逐渐从竖向分布转化为水平分布；距隧道水平距离越大，开挖对应力变化影响越小。借助PFC2D的接触力链变化图揭示了塌落拱存在的应力形式及其成拱效应。从地表沉降槽曲线可以看出，随倾斜角度、夹砂层厚度及覆岩厚度的变化，地表沉降主要由隧道中线位置向两侧对称减小，最大地表沉降值随夹砂层厚度变化较大。研究成果可为缓倾夹砂土岩复合地层隧道施工提供技术参考。

关键词

隧道工程 / 夹砂土岩复合地层 / 缓倾地层 / 离散元模拟 / PFC2D