浅埋隧道开挖纵向地表变形预测及其基本规律

隧道浅埋段的超前地质预报与监控量测分析摘要：近年来，新奥法（ＮＡＴＭ）在我国公路隧道中得到广泛应用，并赢得了工程技术人员的广泛认可。

新奥法采用柔性支护形成拱效应，充分利用了围岩的自承能力，它对隧道支护结构的受力和围岩变形有严格的限制。

因此，新奥法要求对掌子面前方围岩地质情况进行超前预报并实时监控隧道净空断面的变化情况，为下一步施工提供依据。

特别在隧道浅埋段，监控量测和超前地质预报显得尤为重要。

超前地质预报能够探测隧道前方的地质情况，弥补设计时对实际地质情况的误判；监控量测能够监测隧道围岩的变化情况，当变形过大时及时预警并帮助施工方提前采取措施，避免塌方、冒顶等灾害事故的发生，确保整个支护结构体系的安全合理。

关键词：隧道；浅埋段；超前地质预报；监控测量新奥法是我国公路隧道工程施工当中的主要工法，并且该项施工技术所取得的工程施工效果非常明显，受到了工程施工单位的广泛应用和认可。

新奥法使用的是柔性支护形成一种拱形效应，有效运用了隧道周围的围岩结构支撑能力，对隧道支护结构的受力围岩的状况进行了有效的限制，大大提高了隧道工程结构的稳定性。

新奥法要求对隧道的掌子面前方的围岩地质情况进行超前预报，并且在监控隧道的断面变化信息条件下，对后续的隧道工程施工打下良好的基础，尤其在隧道浅埋段的监控测量以及超前地质预报工作当中表现出的优势非常明显。

超前地质预报工作可以有效探测出隧道前方的具体地质条件状况，对后续的工程施工环境进行有效的分析和模拟，并且对施工过程中可能存在的突发性情况进行事先预防，采取必要的应急解决措施来保证工程的顺利开展，最大限度上提高工程施工的安全性，实现良好的工程施工效益。

引言1工程概况某公路隧道为分离式隧道，左幅起点里程ZK16+330、止点里程 ZK19+016，全长 2686m，最小埋深 5.9m；右幅起点里程 K16+335、止点里程 K19+005，全长2670m，最小埋深 6.8m。

区域上处于垅状起伏低山丘陵地貌及波状起伏缓丘洼地地貌区，隧道区地形较为陡峻，冲沟较发育，地表植被发育良好，多为松木、杂木覆盖。

浅埋隧道开挖引起围岩及地表变形和应力释放特性浅析付新娜【摘要】通过数值仿真分析试验,分析了浅埋隧道开挖施工引起的隧洞围岩及地表的沉降变形和应力释放特性规律.试验结果表明,开挖后拱顶围岩沉降变形明显,为施工支护重点控制部位；隧道底部将发生隆起,并随着距离隧道中心线越远,隆起趋于平缓；开挖将引起地表沉降变形,随距离隧道中心线越远沉降越小；开挖引起围岩应力释放大约在3倍洞径左右.【期刊名称】《青海交通科技》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P41-45)【关键词】道路工程;浅埋隧道;数值仿真模拟;沉降变形;应力释放【作者】付新娜【作者单位】青海省高等级公路建设管理局西宁 810001【正文语种】中文0 引言随着公路和铁路建设的不断发展，再加上我国地形地势变化多样，将不可避免的有越来越多的隧道使用于公路和铁路交通中，隧道穿越浅埋段的情况也将越来越多。

由于隧道穿越浅埋特殊地段，将引起地表沉降变形等不良影响，尤其是对地表有房屋建筑或其他用于生产生活的建筑物和构筑物时，这个影响必须引起足够的重视。

在我国阳军生等对浅埋隧道施工各方面问题进行了深入研究，他们的研究多数是在搜集了大量的施工监控资料基础上进行的，本文试图通过运用有限元程序对浅埋隧道的施工进行数值仿真模拟分析，以期与运用施工实测资料的分析有较好的相似度，同时能对类似工程的施工具有参考作用。

1 数值仿真分析模型的建立1.1 问题描述在土体中开挖一浅埋隧道，简化为2D平面模型进行分析，计算宽度70m，深度50m，隧道拱顶埋深20m，圆弧段洞径10m。

隧道建模时，为了方便把弧形简化为直线段，隧道开挖采用我国公路隧道施工中常用的CRD法，支护情况为：每挖完一个面加一层衬砌，开挖全部完工后，统一进行二衬支护。

数值模型如图1所示。

图1 有限元分析网格图1.2 材料属性隧道围岩为强风化岩，采用摩尔—库伦屈服准则，详细参数见表1。

2 浅埋隧道开挖引起围岩及地表变形特性分析2.1 地表沉降分析有关地表沉降变形的数值分析结果见图2（图中四条曲线从下至上依次为地表上的点距离隧道中心线的水平距离分别为0m，10m，20m，30m的情况）和表2。

目录1.工程概况............................................. 错误!未定义书签。

1.1工程简介 ......................................... 错误!未定义书签。

1.2重要技术原则 ..................................... 错误!未定义书签。

1.3工程地质 ......................................... 错误!未定义书签。

1.4水文地质 ......................................... 错误!未定义书签。

1.5气象特性 ......................................... 错误!未定义书签。

1.6地震动参数 ....................................... 错误!未定义书签。

1.7浅埋段设计参数 ................................... 错误!未定义书签。

2.浅埋段总体施工方案................................... 错误!未定义书签。

3.浅埋段施工措施....................................... 错误!未定义书签。

3.1浅埋段施工要点 ................................... 错误!未定义书签。

3.2浅埋段施工准备 ................................... 错误!未定义书签。

3.3洞外地表处理 ..................................... 错误!未定义书签。

3.4监控量测 ......................................... 错误!未定义书签。

浅埋暗挖法施工引起的地表塌陷及控制措施摘要：在时代发展下，隧道施工的技术也在不断改善，而浅埋暗挖隧道施工技术中最重要的就是对地表塌陷进行控制，如果出现地表塌陷将会导致海水涌入隧道中，会产生不可设想的结果。

浅埋暗挖隧道施工是当前隧道工程中较为常见的一种，特点就是施工成本低、技术较为简单易实现，适用范围较广，但是在实际的施工过程中浅埋暗挖技术却容易对土体和岩石造成一定的损害，导致地层压力失衡从而出现变形的情况，一旦变形就会影响地下管线和建筑物的使用安全，甚至还会出现地表塌陷。

要避免地表塌陷的情况就要找出有针对性的控制措施，使隧道施工顺利进行。

本文主要通过分析地表塌陷的原因，并找出控制和预防塌陷的措施，以便于浅埋暗挖隧道施工作业的顺利进行。

关键词：浅埋暗挖；隧道施工；地表塌陷；控制措施在隧道工程的施工过程中，由于浅埋暗挖隧道施工技术适用范围广，受到了工程施工单位的广泛关注和认可。

浅埋暗挖隧道工程施工因受到地质条件以及施工环境因素的干扰，会造隧道工程出现地质塌陷问题，严重的情况下会直接影响到隧道工程的整体施工质量和施工安全性。

对此工程施工前要进行认真的分析和研究，对施工区域范围内的隧道施工地质条件进行有效的勘查，并且对可能造成隧道地表塌陷的因素进行预测，同时采取了相对应的预防控制措施来加以保障。

一、浅埋暗挖法概述由于浅埋暗挖法具备经济性高、施工简便灵活等优势，其在公路、铁路、地铁等工程中得到了广泛应用。

浅埋暗挖法主要是通过人工施工，虽然其机械化程度较低，但灵活性较高、且适应性极强，在地质条件较差的环境中也能适用。

在隧道工程的施工过程中土体很容易被扰动，使用浅埋暗挖法非常容易造成地表塌陷事故，而许多地铁隧道工程都会经过繁华地区和高层建筑，使用这种方法时，必须严格控制地表沉降，以保证现有建筑物和管道设施的安全。

如，但在浅埋暗挖隧道施工过程管理不当，则时常会发生地表塌陷和建筑物开裂等事故，严重的话还会出现塌方事故，造成人员伤亡。

隧道开挖施工中的地表沉降与控制手段隧道工程是现代交通建设的关键工程之一，它将大大缩短交通距离，提高交通效率，并且在城市建设中起到了重要的作用。

然而，在隧道开挖施工中，地表沉降问题往往成为困扰工程师和当地居民的一大难题。

本文将从地表沉降原因、影响因素以及控制手段等方面进行探讨。

一、地表沉降的原因地表沉降是隧道开挖过程中很常见的现象，主要是由以下几个原因导致的。

首先，隧道开挖过程中土壤的松动和直接下沉是主要原因之一。

当施工人员开挖地下隧道时，土壤的结构被改变，土层变得松散，导致土壤的横向和纵向变形，从而引发地表沉降。

其次，隧道开挖时可能会破坏地下水体的平衡状态，造成土壤流失和地层下沉。

此外，施工挖掘过程中可能会遇到地层变形和破坏，引发地下空洞和塌陷，进一步导致地表沉降。

二、地表沉降的影响因素地表沉降的程度和影响范围受多种因素的影响。

首先，隧道开挖的深度是地表沉降的一个决定性因素。

隧道开挖的深度越大，土壤的变形和下沉就可能越明显。

此外，土壤的性质也会对地表沉降产生重要影响。

例如，黏性土壤和软黏土容易发生变形和下沉，而砂质土壤则较稳定。

此外，水文地质条件、地下水位、地层岩性以及隧道开挖速度等因素也会对地表沉降起到重要作用。

三、减小地表沉降的控制手段为了减小隧道施工对地表的影响，采取一系列控制手段是必要的。

首先，合理设计施工方案是减小地表沉降的基础。

在进行施工前，需要对地质情况进行详细调查和分析，结合地下水位、土壤性质等因素确定合理的开挖深度和施工方法。

其次，采用地面支护措施是减小地表沉降的关键。

常见的地面支护措施包括：钢支撑、混凝土梁、地下连续墙等，这些措施可以减少土壤的松动和直接下沉，降低地表沉降的程度。

此外，合理控制施工挖掘速度、严格监测地表沉降情况以及及时采取补救措施也是减小地表沉降的重要手段。

四、控制隧道开挖对建筑物的影响隧道开挖的地表沉降不仅仅会对自然环境造成影响，还会对周围建筑物造成一定影响。

万方数据　万方数据　万方数据　万方数据　万方数据　万方数据大断面浅埋暗挖隧道施工引起的地表移动及变形预测作者：时亚昕， 陶德敬， 王明年， SHI Ya-xin， TAO De-jing， WANG Ming-nian作者单位：西南交通大学,土木工程学院,成都,610031刊名：岩土力学英文刊名：ROCK AND SOIL MECHANICS年，卷(期)：2008,29(2)被引用次数：1次参考文献(10条)1.LEE K M;ROWE K Analysis of three-dimensional ground movements:the Thunder bay tunnel[外文期刊] 1991(01)2.SELBY A R Tunneling in soils2ground movements,and damage to buildings in Work ington,U K[外文期刊] 1999(03)3.谢飞鸿;王锦山;尹伯悦开挖沉陷地表变形可视化计算分析系统研究[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2005(07)4.朱忠隆;张庆贺;易宏伟软土隧道纵向地表沉降的随机预测方法[期刊论文]-岩土力学 2001(01)5.刘宝琛;林德璋浅埋隧道开挖引起的地表移动和变形 1983(07)6.阳军生;刘宝琛城市隧道施工引起的地表移动及变形 20027.PECK R B Deep Excavation and Tunneling in Softground 19848.王铁生;张利平;华锡生地铁隧道施工变形预测研究综述[期刊论文]-水利水电科技进展 2003(05)9.LITWINISZYN J Fundamental principles of the mechanics of stochastic medium 195710.刘波;陶龙光;叶圣国地铁隧道施工引起地层变形的反分析预测系统[期刊论文]-中国矿业大学学报 2004(03)引证文献(3条)1.岳向红.杨永波.李祺.张杰松软地层浅埋暗挖公路隧道现场监测分析研究[期刊论文]-岩土力学 2010(z1)2.贾金青.王海涛.涂兵雄.孟刚管棚力学行为的解析分析与现场测试[期刊论文]-岩土力学 2010(6)3.岳向红.杨永波.李祺.张杰松软地层浅埋暗挖公路隧道现场监测分析研究[期刊论文]-岩土力学 2010(z1)本文链接：/Periodical_ytlx200802033.aspx。

摘要：为了研究大连地铁２０２标段促进路站－春光街站暗挖区间人工素填土地段单双线隧道施工地表沉降规律，通过现场实测和数据分析整理的方法，在地铁隧道开挖期间建立了地表沉降监控量测测站，运用精密水准仪进行３个月的监测，监测结果表明浅埋暗挖隧道在开挖期间地表沉降最大位置处于隧道中心线的正上方，沉降量约为２５．６６～３１．８２ｍｍ．提出了距跨比β的概念，距跨比β的有效工程取值范围－４＜β＜４，地表沉降与距跨比β密切相关，其中－２＜β＜２地表沉降剧烈阶段，约占整体变形的６７．５～７７．６％，沉降速率约达０．８４～０．９３ｍｍ／ｄ．建议应加强监测频率，增加现场巡视．现场测试结果与文克尔地表沉降计算模型相吻合，监测成果对大连地铁及类似的浅埋暗挖隧道建设有借鉴作用．关键词：地铁隧道；人工素填土；地表沉降；文克尔沉降模型０引言随着社会经济的迅速发展和城市化步伐的加快，我国的地铁建设进入高速发展时期．在地铁隧道施工过程中不可避免地扰动隧道周围的地层，产生地表沉降，严重时将影响到周边建筑物和地下管线的安全［１－３］．国内外学者展开了许多地铁隧道施工引起地表沉降变形方面的研究［４－５］，对指导工程建设具有重要的理论与实际意义．由于大连地铁２０２标段促春区间是在人工素填土层中的地铁隧道施工，地层含水量大，地层软弱，底下管线密布，因此，对人工素填土地层中隧道施工引起的地表沉降规律进行总结研究，有着非常重要的理论和现实意义．１工程背景大连地铁２０２标段促进路站至春光街站区间设计范围为里程ＤＫ１１＋３６５．９４５～ＤＫ１２＋０１３．３５０，区间地貌为剥蚀低丘陵、冲洪积沟谷，地形起伏较大，整体上看中央高，两侧低，地面高程７．６９～２２．７８ｍ．沿线穿越街道、工厂、居民住宅区，建筑物密集，管线、管道众多．本文以暗挖区间为主要研究对象，右线先于左线开挖．左、右线隧道长分别为７３２．１２７ｍ和７３４．２７３ｍ．隧道主体横断面为单拱圆形断面，断面尺寸为６．３×６．５ｍ．隧道范围内上覆第四系人工堆积层（人工堆积素填土、杂填土层），第四系全新统冲洪积层（卵石层），第四系上更新统坡洪积层（粉质粘土），下伏震旦系五行山群长岭子组强（全风化岩、强风化岩、中风化岩）．隧道断面范围上方自上而下分别为：素填土（０．５０～１１．００ｍ）和杂填土层（１．４０～８．５０ｍ），卵石层（０．７０～１３．３０ｍ），粉质粘土（１．１０～１１．００ｍ），全风化岩（２．２０～２９．６０ｍ）．采用新奥法台阶法施工，上、中、下三个台阶依次进行施工，每次进尺１ｍ．暗挖结构超前支护采用超前小导管注浆对地层进行预注浆加固．施工后，及时进行隧道初期支护，支护方式采用立钢拱架和挂钢筋网喷混凝土方法，初期支护贯通后即采用二次衬砌．２地表沉降监测方案在隧道地表上方每隔３０ｍ布置一个观测断面，每个断面布置１２个点，沿着隧道轴线垂直方向地表均匀布置，间距为１．５ｍ，采用莱卡ＤＮＡ０３电子水准仪按照二级水准要求进行地表沉降观测，自从２０１１年１１月１日到２０１２月１月３１日，共计９０天的观测，为了便于分析，选取ＤＢ０３、ＤＢ０４、ＤＢ０５个断面数据进行分析．３监测结果分析３．１右线隧道开挖沿着隧道方向地表沉降分析为了便于分析总结规律，以监测断面为基准，当掌子面通过监测断面后，掌子面与监测断面的距离为正值；当掌子面未通过监测断面时，掌子面与监测断面的距离为负值．设掌子面与监测断面间的距离为Ｌ，隧道拱径为Ｄ，即为拱跨，定义Ｌ／Ｄ比值为距跨比β，即β＝Ｌ／Ｄ（１）断面间距为３０ｍ，隧道拱跨距离为６．３ｍ，得出距跨比β的取值范围为－４．８＜β＜４．８．２０１１年１１月１日建立测站ＤＢ０３、ＤＢ０４、ＤＢ０５，随着隧道开挖掌子面逐渐逼近、达到、通过监测断面，地表沉降逐渐发展直至稳定；此后左线开挖，历时９０天于２０１２年１月３１日通过ＤＢ０５监测站监测的地表最终稳定．其曲线如图１所示，当－４＜β＜－２时，各观测断面各监测点出现明显沉降，ＤＢ０３最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点ＤＢ０３０４，量为４．６７ｍｍ，约占总沉降量的１６．６％，ＤＢ０４最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点ＤＢ０４０４，量为３．４３ｍｍ，约占总沉降量的１０．８％，ＤＢ０５最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点ＤＢ０５０４，量为４．０４ｍｍ，约占总沉降量的１５．７％；当－２＜β＜２时，各观测断面各监测点出现急剧沉降，ＤＢ０３最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点ＤＢ０３０４，量为１９．３６ｍｍ，沉降速率可达０．８９ｍｍ／ｄ，占总沉降量的６７．５％；ＤＢ０４最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点ＤＢ０４０４，量为２４．２４ｍｍ，沉降速率可达０．８４ｍｍ／ｄ，占总沉降量的７６．２％；ＤＢ０５最大沉降点位于右线隧道中心线正上方测点ＤＢ０５０４，量为１９．９２ｍｍ，沉降速率可达０．９３ｍｍ／ｄ，占总沉降量的７７．６％；当２＜β＜４时，各观测断面各监测点沉降变化速率开始减缓趋于稳定．３．２右线隧道开挖垂直于隧道方向地表沉降分析大连地铁２０２标段促春暗挖区间在掌子面前方５０ｍ布置监测断面，右线区间先开挖，左线滞后，根据右线隧道监测结果确定左线隧道开挖的时间．在右线区间单独开挖期间选择ＤＢ０３、ＤＢ０４和ＤＢ０５等３个监测断面进行地表沉降分析，沉降曲线分布如图２所示，３个监测断面的最大沉降点在隧道中心线上方．由图２可知，ＤＢ０３、ＤＢ０４和ＤＢ０５等右侧有建筑物群，故不能完全布置地表沉降点，该３个监测断面的地表沉降隧道中线基本呈半正态分布，变化趋势基本相同．３．３双线隧道开挖引起地表沉降的变形分析当右线隧道开挖引起地表沉降趋于稳定时，各断面最大沉降曲线见图３所示，ＤＢ０３断面右线隧道中心线正上方最大沉降量为２８．８７ｍｍ，ＤＢ０４断面右线隧道中心线正上方最大沉降量为３１．８２ｍｍ，ＤＢ０５断面右线隧道中心线正上方最大沉降量为２５．６６ｍｍ．左线隧道开始开挖后对已经稳定的隧道围岩产生新的扰动，但其影响程度与距离有关，距离越近，影响约为剧烈．当左线隧道掌子面通过各断面时最终沉降曲线如图３所示．ＤＢ０３断面双线隧道中心线正上方最大沉降量为５７．３４ｍｍ，约为右线隧道开挖最大沉降量的１．９９倍；隧道ＤＢ０４断面隧道中心线正上方最大沉降量为６４．８６ｍｍ，约为右线隧道开挖最大沉降量的２．０４倍；ＤＢ０５断面隧道中心线正上方最大沉降量为５１．７６ｍｍ，约为右线隧道开挖最大沉降量的２．０２倍．由此可见，双线隧道开挖较单线隧道开挖引起的地表沉降不仅位置发生了改变，而且最大沉降量也发生较大的改变，约为单线隧道开挖的１．９９～２．０４倍．４地表沉降验证运用文克尔模型对右线区间隧道开挖地表沉降进行计算验证．文克尔模型假设地基表面任意一点的压力ｐ与该点的位移ω成正比，如式（２）所示．分析式（２）可知，当时或ｘ→ ∞时，ω（ｘ）＝０，即实际隧道开挖时地表的影响范围，根据监测结果，隧道开挖影响范围为２１ｍ，当ｘ＝０时，Ｐ（ｘ，ｙ）值最大，即在隧道中心处上方，根据实测结果为－３１．８２ｍｍ，故可得出得出文克尔计算模型预测方程：由式（３）计算的文克尔模型沉降数据如表１所列．由图４对比可知，实测数据曲线和文克尔计算模型曲线和沉降趋势吻合，文克尔计算数值较实际观测值偏小，仅应用文克尔地表沉降预测模型能够得出地表沉降的趋势，不能准确得出最大沉降量．这是由于在实际工程中隧道上方的土层为人工素填土且有少量的建筑垃圾，理论假设有了一定的差距；同时在理论计算时没有考虑到流－固耦合条件下土－结构的变形是否符合线弹性性质．由图４对比可知，实测数据曲线和文克尔计算模型曲线和沉降趋势吻合，文克尔计算数值较实际观测值偏小，仅应用文克尔地表沉降预测模型能够得出地表沉降的趋势，不能准确得出最大沉降量．这是由于在实际工程中隧道上方的土层为人工素填土且有少量的建筑垃圾，理论假设有了一定的差距；同时在理论计算时没有考虑到流－固耦合条件下土－结构的变形不符合线弹性性质．５结语ａ．大连地铁２０２标段促春暗挖区间地表沉降数据分析过程中引进距跨比β，便于沿着隧道掘进方向地表沉降分析．地表沉降最大位置处于隧道中心线的正上方，沉降量约为２５．６６～３１．８２ｍｍ．随着掌子面推进，沿隧道纵向地表沉降分为３个阶段－４＜β＜－２地表沉降加速阶段，约占整体变形的１０．８％～１６．６％；－２＜β＜２地表沉降剧烈阶段，约占整体变形的６７．５％～７７．６％，沉降速率约达０．８４～０．９３ｍｍ／ｄ；２＜β＜４，地表沉降减速阶段，沉降变化趋于稳定．监测结果表明，人工素填土地段地铁暗挖隧道施工在－２＜β＜２阶段，应加强监测频率，建议增加现场巡视.ｂ．右线隧道开挖垂直于隧道中线地表沉降曲线基本呈半正态分布，最大沉降点发生在右线隧道中心线正上方．文克尔沉降模型的计算曲线与现场实际监测曲线趋势相同，数值偏小，主要是由于文克尔预测模型假设所致，但也可作为人工素填土地段地铁暗挖隧道施工地表沉降的预测手段．ｃ．左线隧道开挖造成了已经稳定的右线隧道围岩的二次扰动．左线隧道的开挖不仅改变了地表最大沉降位置，由右线隧道中心线正上方改变到双线隧道中线正上方，而且最大沉降量也发生了改变，双线隧道开挖最大沉降量约为单线隧道开挖的１．９９～２．０４倍．（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

谈谈隧道开挖后的变形控制中的几个问题隧道开挖后，由于初始地应力场的应力释放，其结果必然引起围岩发生各种形态的变形，如拱顶下沉、两侧围岩挤入、底部鼓起以及掌子面挤出等，而变形的必然后果，就是造成围岩的松弛，而当围岩的变形或松弛超过一定范围时，就会造成崩塌或不稳定。

因此，隧道的设计和施工的目的：一句话来概括：就是千方百计地把把隧道开挖后的围岩变形或松弛，控制在容许的范围之内。

这就是我们设计施工的基本理念和目的。

为了实现这个理念和目的，就必须解决2个问题。

一个容许变形值问题，一个是控制技术问题。

要解决容许变形值问题，就必须了解和认识隧道开挖后的变形实态。

一、隧道变形的种类1－1概述研究控制技术，首先就要了解和认识隧道开挖后产生的变形形态及影响变形的各种因素。

一般说隧道开挖后的变形，是各种各样的，也是极为复杂的。

把围岩视为连续介质的场合，可分3种情况进行研究。

1）一般围岩条件下深埋隧道的变形实态；2）一般围岩条件下浅埋隧道的变形实态；3）特殊围岩条件下隧道的变形实态；1－2一般围岩条件下深埋隧道的变形实态一般围岩条件下隧道的变形，大体上可以分为以下几种。

1）掌子面前方的先行变形（位移）；2）掌子面变形（位移），包括掌子面挤出位移及掌子面位移；3）掌子面后方变形（位移）。

二、隧道变形的力学特征及其控制要点2－1概述认识和掌握围岩在开挖后是如何变形及其变形过程、变形动态是非常重要的。

2－2一般围岩条件下深埋隧道开挖后变形的基本规律为了说明方便起见，首先用2个计算例加以说明。

设初始地应力场的水平方向和垂直方向的分力分别为p x和p y。

例1：静水压荷载下的圆形隧道p x＝p y＝10kgf/cm2，E＝1000kgf/cm2，υ＝1/3例2：承受2方向不同荷载的半圆形隧道p x＝（1/2）p y＝5kgf/cm2，E＝1000kgf/cm2，υ＝1/3图3及4分别表示隧道壁面（r=a）及周边（r＝1.5a、2a、3a）的位移的计算结果（隧道宽度取D＝2a）。

天津地铁浅埋暗挖隧道地表变形分析贾建波,焦　苍,范　鹏(中铁隧道集团有限公司,河南洛阳471009)摘要:地铁隧道施工扰动地层,必然造成相应的地层变形。

通过对天津地铁1期工程营口道车站中软岩、富水地层中采用浅埋暗挖法施工,并对地表位移的现场监测和分析,得到了浅埋暗挖法修建隧道地表运动的基本规律,在此基础上提出了控制地层变形的技术措施,在天津地铁1期工程施工中得到了充分的利用并且取得了良好的效果。

关键词:地铁隧道;浅埋暗挖法;地表沉降;沉降槽中图分类号:T U455;U231+.3文献标识码:AAnalysis on Ground Surface Defor mati on I nduced byUndercutti n g under Shallow Overburden i n Ti a nji n M etroJ I A J ian 2bo,J I A O Cang,FAN Peng(China R a il w ay Tunnel Group Co .,L td .,L uoyang 471009,Henan,Ch ina )Abstract:Due t o the disturbance t o the gr ound induced by constructi on ofMetr o tunnels,gr ound def or mati ons occur in 2evitably .On basis of the undercutting constructi on under shall ow overburden of Yingkoudao stati on of phase 1of Tianjin Metr o l ocated in s oft and water 2rich gr ound and the analysis on the results of the monit oring of the gr ound surface dis 2p lace ment,the basic pattern of the gr ound surface dis p lace ment induced by undercutting under shall ow overburden is ob 2tained .Further more,technical measures t o contr ol the gr ound defor mati ons are recommended and fully app lied in the constructi on of phase 1works of Tianjin Metr o and good effects are achieved .Key words:Metr o tunnel;undercutting under shall ow overburden;gr ound surface settle ment;settlement tr ough1　引言 浅埋暗挖隧道开挖时,地层岩体内原有的天然应力场将重新分布以达到新的平衡状态。

浅埋隧道开挖地表移动与变形预计
刘弈麟
【期刊名称】《地下空间》
【年(卷),期】2003(23)4
【摘要】将浅埋隧道开挖所引起的地表下沉视为一随机过程 ,应用随机介质理论 ,对隧道施工所引起的纵横向地表移动与变形进行了分析探讨。

通过与工程实例进行计算比较 ,表明该方法效果良好。

【总页数】5页(P409-413)
【关键词】浅埋隧道;开挖;地表移动;变形;随机介质理论
【作者】刘弈麟
【作者单位】广梅汕铁路工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U456.1
【相关文献】
1.浅埋隧道开挖引起围岩及地表变形和应力释放特性浅析 [J], 付新娜
2.不同开挖方式对黄土浅埋隧道地表变形影响研究 [J], 丁点点
3.砂砾地层浅埋盾构隧道开挖对地表变形的影响 [J], 叶友林;路志旺
4.大断面浅埋暗挖隧道施工引起的地表移动及变形预测 [J], 时亚昕;陶德敬;王明年因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

大连地铁浅埋暗挖隧道地铁施工的地表沉降分析摘要：从施工生产实践出发，阐述大连地下铁道工程浅埋暗法施工测量的现状和主要技术工作方法。

关键词：地下铁道；施工测量；浅埋暗挖法地表沉降一直是城市地下工程施工过程中较为关注的问题，参建项目各方及当地居民都比较关注。

地铁隧道开挖扰动和破坏周围土体，使原本稳定的地层产生不同程度的变形。

浅埋暗挖隧道由于覆土较浅，施工面距离地表较近，在施工过程中底层变化会波及到地表。

其变形量和变形速率的大小和范围直接影响到地上密集城市建（构）筑物、市政工程和道路的安全使用。

近年来随着全国的地铁热潮的到来，地铁施工对地表沉降规律的预测要求越来越高。

因为各地地质结构和水文条件不一样，所以各地沉降变化规律都不相同。

大连作为东北部半岛地区首次修建地铁，通过对隧道开挖过程中所引起的地表沉降规律的研究来预测沉降情况和指导施工有非常重要的意义。

本文以大连地铁一期工程207标段东纬路站地表沉降为例进行分析。

1、工程概况东纬路站为地下双层岛式车站，站台宽度为12m，地下主体建筑面积10825m2（含风道），覆土厚度约5~14m。

地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站总长170.7m，标准段宽11.5x2m，车站顶板覆土3.7m～10m。

车站共设4个出入口（其中1号出入口预留），两组风亭。

车站主体及风道采用暗挖法施工，车站风井兼作施工竖井使用，采用格栅钢架支护倒挂井壁法施工，车站主体采用pba法，风道采用crd法，风道风两层，每层每个硐室分上下台阶法施工，施工是遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的基本工艺。

本场地层自上而下分别为：素填土层厚0.70～6.80m；粉质粘土层厚0.5～13.4m；全风化泥灰岩层厚度4.7～13.2m；中风化泥灰岩层顶埋深13.00～18.7m；全风化辉绿岩层厚0.7～13.5m；强风化辉绿岩层顶埋深1.1～17.00m；中风化辉绿岩层顶埋深8.00～29.50m。

城市超浅埋隧道施工地表沉降规律研究隧道施工扰动土层，必然造成相应的地层变形，在不同条件下变形特点表现出较大差异。

本文以厦门市明发商业广场嘉禾路地下行车通道施工为依托，采用现场实测的方法对地表沉降的规律进行了研究，得出了城市超浅埋隧道施工过程中地表变形的基本规律，在此基础上提出了控制地表沉陷的施工措施。

对类似工程的施工具有重要的指导意义。

Key words：City Super Shallow Tunnel；surface subsidence；Monitoring and Measurement；Shallow1.前言地下工程开挖不可避免地对岩土体产生扰动，势必引起地表沉降和变形，地表沉降达到一定程度时将影响地面建筑物的安全和地下管线的正常使用。

因此在地面交通复杂、建筑及管网密集的城市中进行隧道施工，地表变形规律及控制一直是人们关心的课题[1]。

为有效地预防和减少隧道施工所引起的地表沉降和变形及其对周围环境所造成的损害，有必要对地表变形规律进行分析研究并由此作出正确预计[2]。

2.浅埋隧道上覆地层变形的基本规律影响地表移动和变形的因素很多，地表移动和变形的大小不仅与隧道的埋深、断面尺寸和施工方法、支护方式有关，而且受地层条件的影响。

Peck（1969）通过对大量地表沉陷数据及工程资料分析后，首先提出地表沉降槽似正态分布的概念，认为地层移动由地层损失引起，在不排水情况下，隧道开挖后所形成的地表沉降槽的体积应等于地层损失的体积。

提出地表沉降横向分布的经验估算公式为[3-6]：3.工程概述3.1工程概况厦门市明发商业广场嘉禾路地下行车通道是湖光路下穿嘉禾路连接明发商业广场的地下行车通道工程。

通道全长128m，其中引道（U型槽）全长58m，下穿嘉禾路段（浅埋暗挖段）长59m，明挖暗埋段长11m，通道净宽6.6m，净高3.0m。

通道在下穿嘉禾路时采用浅埋暗挖法施工，开挖断面7.80m×5.10m，为平顶直墙式通道，隧道埋深极浅，覆盖层最薄处仅1.79m。

浅埋隧道施工引起的地层变形规律分析浅埋隧道施工引起的地层变形规律分析摘要通过对浅埋隧道沉降进行实时量测，并对其理论进行分析整合，找出了一些浅埋隧道施工阶段引起的地层变形规律，由此提出了隧道施工时控制大变形的相应措施，取得良好的施工成果。

关键字隧道施工沉降分层沉降浅埋暗挖法沉降槽1引言伴随着我国经济的飞速发展，城市化进程建设进程的不断加快，越来越多的人口涌向城市，在给我国经济带来高速发展的同时，也产生了众多的负面效应。

人口密度增加，城市规模越来越大，基础设施尽显疲态，尤其是交通的拥堵己成为各大中型城市所共有的“重症”。

由此也对我国城市的发展产生很大的制约作用。

同时，经济与社会的发展对城市集约化程度和提高效率要求越来越高，快速有效的交通设施建设成为一个城市发展的必要条件和提高城市竞争力的重要筹码。

而与加强交通等基础设施建设的要求相矛盾的是目前城市市区内可供利用的土地面积越来越少，为解决城市建设与地面空间紧张的矛盾，以促进城市的可持续发展和加强环境保护，寻求地下空间的开发利用成为一条扩大城市容量和功能的有效途径，地下排水、供电、通信、煤气管道越来越多，城市地下交通的建设更是以其特有的各种优势受到人们的青睐。

虽然城市地下交通隧道及地下铁道有着诸多优点，但由于城市环境复杂，建筑物密集，管线密布，因此在施工过程中也不可避免的对周围环境产生影响，比如由于隧道在施工过程中引起的地层的位移，地表沉降，并由此引起隧道开挖影响区域内的建筑物基础的沉降，造成房屋的倾斜、变形等，对开挖区域内的管线( 尤其是刚性管线) 造成不同程度变形等影响。

在保证城市隧道及地铁等工程施工的顺利实施的同时，也为了保证周围既有建筑设施的安全，作为新奥法施工过程中重要组成部分的施工监测被普遍应用到施工过程当中，而在诸多监测项目当中，地表沉降监测被看作城市隧道监测项目中的重中之重，由于地表沉降为开挖过程中地层下沉最为直接量化的反应，而地层的下沉则直接影响了既有建筑及管线设施的变形甚至破坏。

北京某地铁浅埋暗挖隧道变形规律研究伴随着我们国家城镇化进程的快速发展，各地经济发展水平持续提高，城市的规模不断扩大，交通压力也越来越大，推动了地下公共交通也就是地铁的快速发展。

但地铁建设一般在人多楼密的地段，由于周边环境的制约,暗挖法施工应用越来越广泛。

在我国修建地铁的城市地质条件一般都十分复杂，因此不断发生险情，带来诸多安全事故，在这种背景下，摸清浅埋暗挖地铁隧道的变形规律，提前采取安全辅助措施，保证开挖过程和支护结构的稳定，确保安全施工十分重要。

在本文中，先是对隧道洞室稳定性分析的发展过程进行了简单的总结，并对城市地铁隧道浅埋暗挖施工方法和常用的监控量测技术进行了分析，结合北京地铁九龙山车站的实际工程资料，以实际监测成果数据为基础，采用理论方法计算和FLAC3D 模拟相结合的方法，分析了影响隧道洞室和围岩变形的原因，对浅埋暗挖法施工的地铁隧道变形规律进行了初步的研究，得出如下结论：1、对管线的变形监测必须布设管线标准测点，在隧道开挖过程中，竖向位移的累积变形随着掌子面的推进，未到达断面速率递增，已通过断面速率递减符合指数函数分布，影响变形的主要原因有降水（10-20mm）、群洞效应（30%）、管棚施工（10-40mm）和地层空洞等。

2、理论公式计算拱顶最终沉降量S=35.75mm，与实际监测数据30-40mm吻合，拱顶沉降存在1D的滞后监测，预测实际沉降可达60mm左右。

开挖过程中的拱顶沉降约占地表沉降的60%；侧壁收敛与拱顶沉降有着基本一致的变化规律。

3、实际监测数据与数值模拟结果存在一定出入，但变形规律基本一致，浅埋暗挖隧道的最大位移值发生在拱顶部位和侧壁靠中间部位，在双层隧道中，先上后下的开挖方式变形值最小，对周边的影响范围也最小；超前小导管注浆可以显著降低拱顶沉降，其控制效果可达30%以上，而对侧壁收敛的控制效果不明显。

4、采用台阶法开挖时，上台阶开挖完成后下台阶开挖之前造成的沉降达到总沉降的41.83%，侧壁收敛达到总收敛值的33.02%，拱顶和收敛的滞后监测量分别超过40%和30%；多导洞开挖的纵向拉开距离为7D约30m，沉降主要发生在开挖动土的一小段时间，应力状态的改变是造成沉降的主要原因。