隧道施工引起的松砂土层与地表结构响应

通过4组离心试验,模拟相对深度(埋深-直径比)分别为1.3和2.0的隧道在砂质土层中施工,分析了土层与地表建筑的位移与变形规律;通过抽取模型隧道内部的液体模拟隧道施工导致的土层体积损失,并设计了2层铝制框架结构模型,利用粒子图像测速技术测量了隧道施工引起的土层与结构移动数据,分析了地表与建筑筏板基础的水平与垂直位移、深部土层的移动与剪切变形、框架结构剪切变形与分类,以及结构剪切变形的修正系数与相对抗剪刚度。
研究结果表明：隧道相对深度从1.3增加到2.0时地表沉降槽宽度从3.4 m增加到5.6 m,地表建筑的最大沉降从32.3 mm增加到49.5 mm,但变形程度有所降低;隧道施工影响下地表框架结构的变形主要表现为剪切变形,弯曲变形所占比重可以忽略不计;隧道施工引起松砂土层发生收缩变形,导致地表土层体积损失率始终大于隧道体积损失率,且隧道越深,差异越大;较浅隧道试验中建筑筏板基础与土层间存在较大间隙(27 mm),而较深隧道间隙几乎为0,从而增大了建筑筏板基础对地表土体水平移动的约束范围;建筑的剪切变形修正系数随隧道体积损失率的增加逐渐降低,且浅隧道的变化速率更大;2种隧道相对深度的建筑剪切变形修正系数-相对抗剪刚度数据点均位于已有经验包络线的内部,表明该修正系数也适用于较深隧道。