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悬臂掘进大断面岩溶隧道穿越既有上部建筑扰动规律研究

隧道穿越,岩溶地层,既有建筑,悬臂掘进,数值模拟

为探究悬臂掘进岩溶地层穿越既有上部建筑扰动规律，提出了岩溶空腔单元识别算法，并依托某铁路隧道悬臂掘进穿越工程的工程地质条件，建立了穿越节点三维精细化有限元模型，基于现场实测和数值分析研究了悬臂掘进大断面岩溶隧道的施工扰动规律，并探讨了岩溶填充质量对地表沉降槽的影响。结果表明：（1）受地表建筑物刚度的影响，穿越建筑物段悬臂掘进隧道施工引起的地表沉降槽呈分段特征：建筑物下近似线性分布，建筑物外逐步过渡为Peck公式形式；（2）穿越过程中，既有建筑沉降和倾斜率呈现出三阶段变化趋势，分别对应三台阶施工；（3）岩溶空腔填充质量对地表沉降的影响呈阶段性分布，当填充质量不足70%时，地表沉降随填充质量增大而减小，当填充质量大于70%后，地表沉降基本保持不变。本研究提出的岩溶空腔单元识别算法及三维精细化有限元模型可为后续悬臂掘进大断面岩溶隧道穿越工程分析提供指导。