岩溶与富水砂土组合地层中修建城市地下轨道交通工程有着极大的风险,盾构隧道的施工和运营过程中都有可能使溶洞顶板坍塌,溶洞的突泥、涌水等事故发生已成为当前最严重的地质灾害之一。在全国各大城市轨道交通日益发展的今天,国内外很多学者对运营期隧道安全问题进行了大量的研究,但对岩溶与富水砂土组合地层中,距运营期间隧道较近且未被揭露的溶洞(称为隐伏溶洞)的影响缺乏系统地研究,因此,建立一个考虑诸多因素相互关联,并且能够适用于岩溶与砂土组合地层中溶洞与隧道结构间岩层的安全预测距离模型显得尤为迫切。本文以广州地铁九号线为依托,主要研究内容包括以下几个方面:1、研究深厚砂层地区溶洞成因的地质地层学规律,归纳总结地铁九号线沿线区域溶洞坍塌的形成条件和致塌机理。2、根据现有的溶洞极限平衡理论,建立溶洞丧失平衡的力学条件和理论模型,从理论上分析溶洞的稳定性和顶板极限承载力。3、结合地铁九号线典型区间的工程案例,分析岩溶与富水砂土组合地层中隧道的变形和内力的变化特点以及分布规律;以溶洞在隧道底部的情况为例,分析溶洞与隧道的安全距离和隧道结构的变形规律,同时采用有限元软件,对所形成的计算模型及其计算程序的可靠性进行验证分析,并修正理论计算模型。4、采用修正后的有限元计算模型,在考虑多因素共同作用的情况下,尽可能真实地模拟运营期间地铁隧道结构及其所处环境,探讨岩溶与富水砂土组合地层中地铁隧道的变形特性和力学行为,并在此基础上分析了岩溶与隧道结构的安全距离。5、根据上述的分析计算结果,对岩溶与富水砂土组合地层中隧道安全运营期间可能遇到的不利状况进行分析,并结合目前岩溶处理的相关工艺方法,提出相应地预防措施、治理措施和抢险措施。