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活动断裂带对地铁高架桥的影响机制研究
| 论文题名： | 活动断裂带对地铁高架桥的影响机制研究 |
| 关键词： | 地铁高架桥;活动断裂;影响范围;数值模拟;防治对策 |
| 摘要： | 断裂带的活动往往诱发地震，引起地层错动和地表破裂，导致工程危害。西安市位于黄土高原，地处渭河断陷盆地，地质构造复杂，断裂、地裂缝、湿陷性黄土等特殊地质发育。西安市轨道交通建设将面临骊山山前断裂、泾阳-渭南断裂、渭河断裂等活动断裂蠕滑错动和粘滑发震的安全风险，这些断裂带的活动对西安市城市轨道交通建设及后期的安全运营构成威胁，是西安地铁建设中必须解决的重大工程地质问题。本文以西安地铁十号线一期工程渭河高架桥跨越泾阳-渭南（F3）活动断裂带为研究背景，基于现场调查和历史资料分析，查明了研究区的工程地质条件，通过数值模拟和理论分析，开展了断裂蠕滑错动及粘滑诱发地震作用下断裂带场地的响应规律以及断裂错动作用下地铁高架桥梁受力变形研究，并提出了高架桥跨越断裂带的工程防治措施。主要成果如下： （1）阐明了西安地铁十号线一期工程沿线场地工程地质条件与主要断裂带的活动特征，对活动断裂带对地铁十号线一期工程的影响进行了评价。 （2）针对断裂带蠕滑和粘滑两种活动方式，开展了断裂蠕滑错动和粘滑诱发地震作用下断裂带场地响应规律研究，分析了断裂带场地的位移变形、应力分布、塑性区分布及100年超越概率为10％和2%的西安人工地震波作用下断裂带场地地表峰值加速度（PGA）放大系数的变化规律，得出了断裂带活动对场地的影响范围。 （3）基于有限元数值模拟技术，建立多种工况地层-断裂带-高架桥三维地质力学模型，对比分析了断裂错动作用下高架桥以不同交角（θ=30°、45°、60°及90°）、不同跨长（L=30m、35m、40m及45m）、不同桩长（D=45m、50m、55m及60m）跨越不同宽度（B=0m、5m、10m及20m）和倾角（β=55°、65°、75°及85°）的断裂带地表沉降及桥梁结构的受力变形特征；基于桩土相互作用，从理论上分析了断裂带场地桥梁桩基础的受力变形特征。 （4）基于理论分析和数值模拟，结合已有研究成果，确定了断裂带场地地铁高架桥工程设防的范围，厘定了高架桥跨越断裂带的最优跨长和最优桩长，提出了高架桥跨越断裂带的三向位错变形调整、选线原则及结构优化设计形式、上部结构防治及地基加固等抗断裂错动措施和抗震减震防治对策。 |
| 作者： | 李伦 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 黄强兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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