极小覆岩厚度条件下地铁隧道逆台阶法开挖稳定性分析

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2023.04.015

隧道建设（中英文） ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (4): 690-697.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2023.04.015

极小覆岩厚度条件下地铁隧道逆台阶法开挖稳定性分析

王建辉1，高萌2，王润生1，阳凯1，黄长鑫3，张连震2， *，张青4，赵耀4，韩旭2，赵军云2，王安妮2，李志鹏5，翁贤杰6

(1. 中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116600； 2. 中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院， 山东青岛 266580； 3. 山东大学土建与水利学院，山东济南 250061； 4. 中铁八局集团昆明铁路建设有限公司，云南昆明 650000； 5. 山东交通学院交通土建工程学院，山东济南 250357； 6. 江西交通咨询公司，江西南昌 330008)

出版日期:2023-04-20 发布日期:2023-05-23
作者简介:王建辉(1982—)，男，辽宁省凌源人，2006年毕业于辽宁工学院，土木工程专业，本科，高级工程师,主要从事隧道与地下工程方面的研究工作。 Email： 75797259@qq.com。*通信作者：张连震， Email： zhanglianzhen@upc.edu.cn。

Stability Analysis of Surrounding Rock of Inverse Bench Excavation of Metro Tunnel with Minimal Overburden Thickness

WANG Jianhui1, GAO Meng2, WANG Runsheng1, YANG Kai1, HUANG Changxin3, ZHANG Lianzhen2, *, ZHANG Qing4, ZHAO Yao4, HAN Xu2, ZHAO Junyun2, WANG Anni2, LI Zhipeng5, WENG Xianjie6

(1.The 5th Engineering Co.,Ltd.of China Railway 19th Bureau Group,Dalian 116600,Liaoning,China;2.College of Pipeline and Civil Engineering,China University of Petroleum,Qingdao 266580, Shandong, China;3.School of Civil Engineering,Shandong University, Jinan 250061,Shandong,China;4.Kunming Railway Construction Company of China Railway No.8 Engineering Group Ltd.,Kunming 650000,Yunnan,China;5.School of Transportation and Civil Engineering,Shandong Jiaotong University,Jinan 250357,Shandong,China;6.Jiangxi Transport Consultation Company,Nanchang 330008,Jiangxi,China)

Online:2023-04-20 Published:2023-05-23

摘要/Abstract

摘要： 为减少台阶法施工时爆破扰动对隧道上覆围岩稳定性的影响，针对极小覆岩厚度条件下的隧道塌方问题，提出适用于极小覆岩厚度条件下的逆台阶开挖工法（下台阶先行开挖，再通过爆破控制技术开挖上台阶），并依托青岛地铁某区间隧道，通过有限元软件FLAC 3D对逆台阶法开挖稳定性进行数值模拟分析。模拟结果与工程实践表明，在极小覆岩厚度条件下，采用逆台阶法先行开挖下台阶可额外为上台阶提供开挖临空面，从而有效减少上台阶爆破扰动对上覆围岩力学性能和完整度的影响，充分保护上覆围岩的承载能力，保障地铁隧道开挖安全。

关键词: 隧道工程, 爆破扰动, 极小覆岩厚度, 逆台阶法, 数值模拟, 开挖稳定性

Abstract: Blasting disturbance for tunnels excavated using bench method greatly influences the stability of the overlying surrounding rocks. This may result in tunnel collapse in the case of minimal overburden thickness. Thus, to address the above problem, an inverse bench excavation method, i.e., the lower bench goes first and then the top heading is excavated by blasting control technique, is proposed. The stability of surrounding rocks excavated by inverse bench method is numerically simulated using a case study of a metro tunnel excavation in Qingdao by applying the FLAC 3D finite element analysis software. The simulation results and engineering practice show that, under minimal overburden thickness, the inverse bench excavation can provide extra excavation free face for the top heading. This effectively reduces the blasting disturbance to the mechanical properties and integrity of the surrounding rocks, protecting their bearing capacity and guaranteeing the excavation safety of the metro tunnel.

Key words: tunnel engineering, blasting disturbance, minimal overburden thickness, reverse bench method, numerical simulation, excavation stability

王建辉, 高萌, 王润生, 阳凯, 黄长鑫, 张连震, 张青, 赵耀, 韩旭, 赵军云, 王安妮, 李志鹏, 翁贤杰. 极小覆岩厚度条件下地铁隧道逆台阶法开挖稳定性分析[J]. 隧道建设, 2023, 43(4): 690-697.

WANG Jianhui, GAO Meng, WANG Runsheng, YANG Kai, HUANG Changxin, ZHANG Lianzhen, ZHANG Qing, ZHAO Yao, HAN Xu, ZHAO Junyun, WANG Anni, LI Zhipeng, WENG Xianjie. Stability Analysis of Surrounding Rock of Inverse Bench Excavation of Metro Tunnel with Minimal Overburden Thickness[J]. Tunnel Construction, 2023, 43(4): 690-697.

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极小覆岩厚度条件下地铁隧道逆台阶法开挖稳定性分析

Stability Analysis of Surrounding Rock of Inverse Bench Excavation of Metro Tunnel with Minimal Overburden Thickness

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