地面沉降對地鐵隧道影響機(jī)制的模型試驗(yàn)研究.pdf

1、地面沉降是在人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)影響下,由于地下松散地層固結(jié)壓縮,導(dǎo)致地表標(biāo)高降低的一種工程地質(zhì)現(xiàn)象。西安地面沉降主要由城區(qū)地下水過量開采,致使承壓水位下降所引起,加之構(gòu)造作用的影響,在地面沉降的陡變地帶往往形成地裂縫帶。西安地面沉降及地裂縫已成為困擾西安建設(shè)的重要地質(zhì)災(zāi)害,給城市建設(shè)和規(guī)劃帶來了重大損失,大大制約了西安市的可持續(xù)發(fā)展,對目前西安大規(guī)模城市軌道交通建設(shè)帶來了嚴(yán)重的安全隱患。因此,開展西安地面沉降對地鐵隧道影響機(jī)制的研究具有重

2、要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文首先介紹了西安地鐵沿線地面沉降的基本特征,包括區(qū)域地質(zhì)背景、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震以及水文地質(zhì)條件,分析了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地下水、地層以及工程建設(shè)活動(dòng)等因素對地面沉降的影響,然后以西安地鐵3號(hào)線為工程背景,重點(diǎn)闡述了地鐵3號(hào)線沿線地面沉降發(fā)育現(xiàn)狀和分布規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,以西安地鐵3號(hào)線穿越魚化寨地面沉降凹槽中心為研究對象和原型,通過幾何比例尺1∶25的物理模型試驗(yàn),分別研究了地鐵隧道穿

3、越地面沉降凹槽中心長軸和地面沉降凹槽中心外側(cè)邊緣時(shí)地面沉降加劇對地鐵隧道的影響機(jī)制以及地面沉降引起隧道圍巖應(yīng)力位移場的變化規(guī)律,包括結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、結(jié)構(gòu)縱向變形、圍巖地層中土壓力的變化和地表沉降變形等。結(jié)果表明:穿越地面沉降凹槽中心長軸時(shí)隧道底部受拉明顯,隧道頂、底部土縱向土壓力影響長度分別約為沉降區(qū)域凹槽長軸D(2m)的1.25倍和1.2倍,沉降量S為120mm時(shí),地表位移變化區(qū)域約為2.25D,地表最大沉降值S地縱=0.051S水,隧

4、道頂部最大沉降值S隧道=0.058S水;穿越地面沉降凹槽中心外側(cè)邊緣時(shí)隧道頂部中段受壓,兩側(cè)受拉,相對于沉降區(qū)域凹槽長軸D(2m),隧道頂、底部土縱向土壓力影響長度分別約為0.75D和0.8D,沉降量S為120mm時(shí),地表位移影響區(qū)域?yàn)?.2d,地表最大沉降值S地縱=0.022S水,隧道頂部沉降最大值S隧道=0.027S水。
　　本文模型試驗(yàn)結(jié)果可為西安在建地鐵3號(hào)線以及后續(xù)建設(shè)線路穿越地面沉降區(qū)域的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障