随着城市化进程的加快,城市地铁在城市交通中的作用越来越重要。我国发达地区的地铁建设与布局已经较为完善。近年来,地铁的发展逐渐从发达地区的重要城市转移到经济相对落后的西南地区,西南地区各个城市的地铁线路规划与建设得到了一定的发展,其中就包括了经济发展较为落后的贵阳。贵阳属于典型的喀斯特地貌,其地形与环境较为复杂,城市布局紧凑,造成了其修建难度大的特点,遇到的工程难题没有完全可之比较的类似工程。为解决贵阳地区复杂环境下的地铁车站修建难题,以贵阳地铁二号线观水路站工程为背景,通过理论分析、模型试验、数值计算与现场监测数据相结合的手段,得到了车站工程开挖方案的力学特征规律与围岩稳定性影响。主要研究成果如下:(1)利用自然平衡拱修正跨度对岩土柱理论的最大向下位移块体自重计算公式作了分析,得出隧道最大可能向下位移块体自重的计算修正公式,用于计算预留岩柱浅埋超大断面隧道的最大可能向下位移块体自重。(2)通过预留中岩柱隧道开挖模型试验研究,对围岩应力分布进行了分析,在开挖两侧导洞时,隧道两侧边墙及拱顶围岩应力从0～1k Pa缓慢增加,随着中岩柱的开挖,拱顶处的竖向应力发生突变,出现应力峰值4.7k Pa,且拱顶出现塌落的趋势。结合试验结果,得出了预留中岩柱对隧道稳定起着重要作用。(3)通过对预留中岩柱的隧道开挖方案进行施工数值模拟研究,以不同中岩柱宽度与不同中岩柱拆除长度为控制因素,结合浅埋暗挖与现场地质的条件,从地表沉降、拱顶沉降、边墙水平位移及中岩柱的角度分析中岩柱对隧道稳定性的影响,建议中岩柱宽度不宜大于0.4倍跨径,宜取0.3倍左右。中岩柱拆除长度不应大于40m,宜取值在20-30m的范围内。(4)为了研究不同覆土埋深对隧道成拱效应的影响,令中岩柱宽度为隧道跨度的0.3倍,分别取6组隧道埋深数据表示不同的上覆土压力,分析不同覆土埋深对中岩柱的力学特征,得出当取埋深在0.75倍到1倍隧道高度范围时,中岩柱塑性变形较小,中岩柱基本可以实现自稳。而超过1倍隧道高度的埋深时,中岩柱的及隧道围岩的塑性变形明显的增加,此时应重点监测中岩柱及围岩的变形,增加量测频率,同时对中岩柱做好加固措施,比如注浆加固后再采用预应力锚杆加固。(5)通过实际工程的现场监测与数值模拟,指出了预留中岩柱对隧道围岩变形的控制起着重要作用,数据表明:当开挖中岩柱后,隧道的变形监测值成增大趋势,但隧道变形值都在10mm以内,且满足小于最小控制值20mm。