京张城际铁路八达岭地下车站大断面隧道开挖与支护技术研究
自中国第一条高速铁路(京津城际铁路)建成以来,高速铁路在中国迅速发展,列车在穿越隧道时,考虑到空气动力学问题,隧道的断面通常较大,在围岩条件一般时,大断面隧道的开挖会对周围岩体造成很大扰动,如何保证大断面隧道围岩的稳定性和衬砌结构的安全性是目前需要克服的重要工程难题。本文以国内第一座修建于山岭中的深埋地下火车站(京张城际铁路八达岭地下车站)为依托,综合使用多种研究手段,对车站大跨段开挖中的关键技术问题进行研究。
从围岩变形、围岩应力与塑性区、衬砌应力等角度对施工方案进行研究,评选最优方案。利用ABAQUS的拓扑优化功能,以应变能作为目标函数,计算大跨段型钢的最优结构。
通过对不同长度、预应力、刚度的锚杆锚索对于围岩变形影响的研究,得到初支中锚杆锚索支护参数的确定原则。取得以下主要成果:(1)在设计单位提出预留核心土法和预留中岩柱法的基础上,作者个人提出三台阶七步法的方案,并对三种开挖方案进行研究,选取最优方案。
研究发现,三台阶七步法在控制围岩稳定和保证结构安全两方面都有不足,此方案可以排除。预留核心土法虽然最终拱顶沉降要大于预留 ...