1、PDF外文：http:/ 4425 字 出处： Tunnelling and Underground Space Technology, 2013, 33: 34-45 断裂带对浅埋暗挖隧道的影响：伊兹密尔地铁隧道案例研究 Mete Kun , Turgay Onargan 摘要 ： 当今社会对具有各种用途和目的的较大型地下空间的需求非常大，新的地铁隧道建设已经成为满足城市生活需求的必要条件，尽管地铁隧道的建设存在一些和地质相关的困难，如断裂带，变化和断裂的岩体和地下水。本研究旨在调查有弱岩、断岩的浅埋地铁隧道周围的危险区，确定隧道 行为对地表结
2、构的影响。因此，尝试通过现场观测，实验室工作和计算机建模确定隧道线路上的风险范围。继而，用计算机模型得到的数据与从现场测量得到的数据进行比较。从建模和原位测量的结果可以解释考虑上部结构现状和在地面开挖前、后的状态之间的差异。最后，建模分析和测量中得到的数据提供了加强为保证地表建筑物安全已使用的支撑系统的必要性依据。缩短锚杆的应用范围，使用面钉并结合伞弧线的应用和喷射混凝土的方法，都是将要采取的预防措施。 关键词 ： 浅埋隧道；断裂带；软弱围岩；隧道新奥法 1、引言 人口日益增长，油价不断上涨和城 区的新发展增加了以大众运输为目的的快速地铁铁路网络的需求。
3、地铁隧道通常在浅埋的软岩或软土条件下开挖。因此，在地铁隧道施工过程中，断层和频繁断裂的岩石，土壤承载能力太低，大变形和地下水动力可能导致困难发生。 Whittaker 和 Frith（ 1990）研究的影响软土和软弱围岩隧道稳定性的基本参数，可列为完整岩石和岩体强度和其他地质力学性能的参数，如开挖引起的应力，施工方法，支撑系统应用和地下水动力。因此，为了提出最适当的开挖与支护方法，尽可能减少由于隧道的活动（开挖，支护和排水，等）风险，必须沿隧道路线进行详细 的地质和岩土工程勘察。开挖过程必须自始自终保持在控制之内，然后评估和验证提供方法的计算机模型。通过连续变形测量，以及从以前的隧
4、道工程在区域获得的勘探钻孔和经验，隧道开挖必须保持在控制范围内（ Onargan等人， 2009）。 Bell（ 1994）定义了减少隧道开挖期间风险的隧道推进和处理顺序。在他的定义中，一个考虑了现场调查、经验和估计的结构，通过使用模型得出的结果和现场的定期测量，已经使隧道形成的较高的持续可控性。某些依靠经验或数值解的分析的技术，可以在文献中找到。每一种技术可能具有一定的优点和缺点。因此， 使用至少两人同时发现的技术可以得到更可靠的结果，并且能够更合理的比较解决方案（ Ulusay， 2001）。 此外，地质学形成所有岩石工程的基础，如现场调查和之后的岩土工程评价。错误
5、的地质解释会影响基于地质模型的所有的工程分析和计算。地质学的一个重要特征是可能出现断层和软弱带以及岩石和 /或具有特殊性能和 /或行为的矿物（ Stille 和 Palmstrom， 2008）。 在这项研究中，伊兹密尔地铁隧道工程第二阶段的路线中基于新奥法的原理（ NATM）在一个较浅的深度（ 18 25 米），对被定义为高风险区的断裂带及周围环境 进行了详细研究。通过手上的资料，将实验室检查结果（符合 ISRM 进行（ 1981）和数值模拟的结果与隧道开挖过程中的实测值进行比较，检查隧道本身和表面结构由于断裂带的存在而潜在的风险。 2、研究区位置及地质结构 &nb
6、sp;该项研究是在位于土耳其南部伊兹密尔省西部的 5640 米长的伊兹密尔第二期地铁隧道工程框架下进行的（图 1）。地勘单位穿越隧道的线路可以列为：硬胶岩，冲积层，砂岩，粘土岩，石子（阿尔丁塔格组），粘土质灰岩序列和复理石。这些岩石单元被人工填充在表面的材料覆盖。在隧道路线上广泛分布的中新世硬胶岩由低到中等变化 和中密间隔的灰色中粒岩，粘土填充的缝隙构成。 这个集结块包含以烧结矿为主的卵石和 0.5 30 厘米大小，有红褐色，一定的变形的块，由粘土填充和低到中等强度的开放的平面缝隙。中新世时期的阿尔丁塔格结构由泥岩，粉砂岩，砂岩和砾岩序列构成。这个形成物上覆盖着冲积土和人工填土。在
7、露出地面的岩层下面是博尔诺瓦复理石。阿尔丁塔格地层的单元具有中到高改变，中等密集节理和低到中等强度的特点。此外，由于他们共同的地质时代，它们显示出垂直横向过渡和局部硬胶岩。研究区域及周边地质如图 2 所示。 2.1、局部构造和断层带附近地质 对 沿隧道线路区域的地质构造进行研究，在伊兹密尔及其周边地区可能存在一个活动断层。在伊兹密尔及附近的活动断层已经被 Saroglu 等人绘制成图（ 1992）。后来， Barka 等人（ 1996）、 Emre 和 Barka（ 2000）报道，该地区的活动断裂数超过预期。 对公布的隧道路线进行实地的研究，伊兹密尔的断
8、裂带可能是隧道运营可能被影响的部分原因（ Emre 和 Barka， 2000）。由于该地剧烈的城市沉降，这种断层的特征数据的获得是受限制的（图 3）。不过，在伊兹密尔断层的东西方向地貌特征中发现了类似的正断层（ MTA， 2005）。 对有可能影响 5460 米地铁隧道开挖的断层带进行了详细的野外地质研究和区域评估。因此， Goztepe 站位于 2 447.75 2 655.48 公里附近，该段距离的断层带和岩性单元的详细信息由五个钻孔收集（ S15， S16， s16-a， S17， S18）。因此，附近的主要岩石单元和断裂带被确定为阿尔丁塔格组，安山岩和冲积层（图 4）。
9、 阿尔丁塔格地层由泥岩，粉砂岩和砾岩单位组成。粘土岩强度差并显示浅绿色和灰色；浅黄色到棕色，以及由中等到好变化，中密的联结性能。由于拥有松散的填充和高饱和度，它显示了良好的可塑性。 粉砂岩具有差到中等的强度和显示绿色，黄色到褐色，中等到好的变化。它非常坚实并与粘土和碳酸盐胶结。表面光滑，无填充或填充的粘土。 砂岩具有弱到中等强度，有浅灰色，浅黄色至褐色，变质程度高。它由碳酸盐和长度在0.4 和 4 厘米之间变化的鹅卵石胶结而成。关节面是粗糙的和 0.5 厘米厚的粘土部分填充。 砾岩具有差到中等的强度，有淡灰色到灰色的颜色和变质程度高。它由粘土，粉土
10、，砂和碳酸盐岩和直径 0.5 和 5 厘米之间变化的砾石胶结而成。关节面通常无填充。 2.2、水文地质 由于其独特的特点，地质单元在隧道线路中描述了水文地质特性。地下水的流通取决于土壤单位颗粒的结构与岩体节理组的岩性特征。在冲积层和不透水的砂卵石层粘土单元中包含着地下水。在硬胶岩凝灰岩单元内，轻微蚀变的安山岩和集块岩单元是不透水的；然而，较高蚀变的安山岩和集块岩能使水沿裂缝形成地下水流。阿尔丁塔格地层范围的砂岩和砾岩会使地下水流过而粘土岩单元则能防渗。 3、断层带附近岩体的工程性质，隧道开挖方法应用 认识靠近断层带岩石的工程性质对预测岩体性质的立足点，确定开挖及支护要求，应采取
