原文传递
小角度穿越地裂缝带地铁隧道分段设防措施研究
| 论文题名： | 小角度穿越地裂缝带地铁隧道分段设防措施研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;变形缝;数值模拟;衬砌结构内力 |
| 摘要： | 迄今为止西安市发现的地裂缝已多达十余条，城市轨道交通建设时，势必穿越地裂缝带的线路，其隧道衬砌无疑遭受地裂缝的影响。当地铁隧道小角度穿越地裂缝带时，衬砌结构遭受的破坏更加严重。为了削弱，甚至消除地裂缝对地铁隧道的影响，保证设计年限内隧道正常服役，研究相应的隧道减灾措施非常有技术价值和社会效应。 本文以西安地铁3号线小角度穿越地裂缝带的工程实践为背景，采用FLAC3D有限差分软件研究了不同变形缝设置方案（整体式、骑缝式、对缝式和三段式），不同地裂缝错动量值条件下，隧道衬砌的服役性能，具体结论如下： 1)整体式隧道难适应地裂缝变形。由于地裂缝的错动，隧道处于偏压状态，轴力和弯矩的分布均有一定偏转。地裂缝活动量达到30cm时，上、下盘位置隧道轴力均出现拉力；地裂缝位错量达到50cm时，穿越地裂缝段较大面积隧道衬砌安全系数以不能满足规范要求。 2)设置了变形缝的骑缝式隧道能较好适应地裂缝引起的变形。地裂缝位错量达到50cm时，上、下盘位置隧道轴力均出现拉力；衬砌应力集中现象主要出现在隧道与地裂缝相交段，该段衬砌安全系数较低，最小值达到1.09，上盘位置相邻隧道节段同样存在部分区域安全系数过低。 3)对缝式隧道细分为上、下盘主要变形区域采用10m和15m节段长度两种方案。数值分析结果表明，对缝式隧道能够很好地吸收地裂缝活动引起的变形，主要变形区域节段长度取10m且地裂缝活动量达到50cm时，上盘隧道衬砌截面左下方轴力出现拉力，下盘隧道衬砌轴力未出现拉力；主要变形区域节段取15m且地裂缝活动量达到50cm时，上、下盘位置轴力均出现拉力，对缝式隧道穿越地裂缝段衬砌最小安全系数达到0.7。三段式隧道同样能够较好地适应地裂缝活动引起的变形，衬砌内力分布与对缝式隧道类似，但由于变形缝过多导致分缝位置易出现拉力，不利于隧道防水。 4)对比四种不同方案：整体式，主变形区取15m长节段的对缝式和骑缝式隧道，上、下盘区域皆出现拉应力；三段式隧道变形缝过多会导致拉应力范围较大。对缝式穿越主要变形区取10m时仅上盘衬砌出现拉应力，因此该方案较为优越。 |
| 作者： | 刘俊杰 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 吴明;宋学庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
