含气地层中气体释放对盾构隧道稳定性影响研究

随着地下工程的建设日益增多，部分工程穿越含气地层，含气地层会对隧道的施工产生一定不良的影响。盾构在沼气地层掘进过程中，由于管片气密性不良造成沼气通过管片环缝进入隧道，引起管片的纵向变形。针对这一现象，建立管片环缝单点气体释放条件下的管片变形模型，并用数值模拟方法与理论结果进行对比验证。通过其变形公式，分析不同含气层厚度、不同初始气压条件对管片的变形及管片接缝张开量的影响，探讨管片损坏的地层条件。结果表明，对于含气层较薄（＜1.5m）、气体压力比较小（＜150kpa）的地层，隧道气密性不严导致气体泄漏进入隧道会导致管片下沉，但一般不会破坏管片的防水设施。当含气层厚度大或气体压力较大时，气体释放会引起比较大的管片变形，破坏管片的防水能力，导致地下水进入隧道，引起管片的进一步变形；地层扰动大时，地层土体随地下水进入隧道，会造成管片的严重损坏，以至于断裂。