不同埋深下类矩形与圆形隧道施工诱发土体变形透明土试验对比研究

摘要

类矩形隧道因其内部空间优势在工程中逐步得到推广，但其施工引发周边土层变化规律与常规圆形隧道的差异尚缺乏深入研究，且该差异与隧道埋深紧密相关.为此自主设计组装了类矩形与圆形隧道开挖装置，以透明土模拟周边土层，并采用粒子图像测速（PIV）技术精准测定土层变形，对不同埋深下等面积类矩形与圆形隧道动态开挖过程中诱发上覆土体变化规律进行了深入分析.试验对比结果表明，两类隧道引发上覆土层变形的滑裂面基本一致，大致符合太沙基理论的竖直滑动面假定，滑裂角θ约等于45°+φ/2；不同埋深情况下，圆形隧道上覆土层竖向变形始终保持“V”型的正态分布，即存在最大值，而类矩形隧道随着地层深度的增加，上覆土层变形由“V”型转变为“W”型，即存在多个沉降最值，表明该类隧道比圆形隧道地层变形更为均匀，且在相同埋深情况下类矩形隧道开挖引发的地表沉降最大沉降值小于圆形隧道，该现象在浅埋状态下尤为明显，二者差异随着埋深增大逐渐缩小，该结论可为施工方案设计选择提供参考．

关键词

类矩形隧道 / 土体变形 / 透明土 / PIV技术