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列车荷载作用下马蹄形地铁隧道-地裂缝-地层动力相互作用研究
| 论文题名： | 列车荷载作用下马蹄形地铁隧道-地裂缝-地层动力相互作用研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;列车荷载;相互作用;地层动力;地铁工程;地裂缝带 |
| 摘要： | 目前，西安地铁建设已加速进行，地铁2号线、1号线已先后投入运营，地铁3号线已经开工建设并计划于2015年建成通车，地铁4号线也处于开工准备阶段，西安地铁工程的建设与运营，给地裂缝的研究带来了一系列新的课题：在地铁列车振动荷载作用下，地裂缝附近的围岩与地铁隧道的动力相互作用有什么特点？持续的循环动荷载会不会使地裂缝重新活动，进而影响到地铁隧道的安全？地裂缝在列车动荷载传播中起到什么作用？以上问题皆属地裂缝发育城市地铁建设中亟待解决的问题，也是此类城市地下工程研究中的关键科学问题之一。 本文以国家自然科学基金项目“地铁动荷载作用下的地层-地裂缝-隧道相互作用研究（41172257）”为依托，以穿越地裂缝带的西安地铁项目为研究背景，以列车荷载作用下的地铁隧道-地裂缝-地层动力相互作用为研究对象，采取了模型试验、数值模拟和理论分析相结合的研究方法，对地铁隧道、地层、地裂缝在列车荷载作用下的动力特性进行了系统研究。 论文以相似原理为依据首次进行了列车荷载作用下的地铁隧道-地裂缝-地层动力相互作用模型试验。试验分整体式马蹄形隧道，两段式马蹄形隧道和三段式马蹄形隧道三种工况。试验结果表明：对于分段隧道，由于受到分段的影响，隧道接缝处强度较小，约束作用较弱，在地铁振动荷载作用下，分段隧道拱底和拱顶产生的振动响应比整体式隧道要强烈；在地裂缝上盘未下降，即隧道底部未产生脱空现象时，围岩土压力与整体式隧道的相差不多，但地裂缝活动导致上盘下降，使隧道底部产生脱空以后，土压力附加值与整体式隧道的相差较大，整体式隧道在地裂缝上盘下降后地裂缝附近土压力比未下降时有所减小，而分段式隧道尤其是三段式隧道地裂缝附近土压力比未下降时有所增加。当上盘地层下降以后，土层中土压力相对静土压力都有所减小，但下盘的土压力下降幅度较小，而上盘土压力下降的幅度比较大；分段式隧道与整体式隧道轴向应变相比，整体式隧道应变曲线较平缓，而分段式隧道曲线波动较多，并且分段式隧道产生的应变值比整体式隧道大。分段越多造成的振动放大区域越多，列车荷载作用下隧道衬砌振动响应以及土层土压力在地裂缝活动时均有所增加，所以建议跨地裂缝地铁隧道在满足结构安全措施的前提下应尽量少分段，并且在地裂缝位置的隧道应该采取减震和扩大断面等加强措施。 |
| 作者： | 袁立群 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 门玉明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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