西安地鐵地裂縫區(qū)間隧道運(yùn)行期襯砌結(jié)構(gòu)和圍巖的力學(xué)響應(yīng)數(shù)值分析.pdf

1、西安地鐵建造在黃土地裂區(qū)，如何保證地裂縫區(qū)間隧道運(yùn)行期襯砌結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性是建設(shè)者們亟待解決的問題。以西安地鐵隧道2號(hào)線工程為背景，結(jié)合地裂縫地層的地質(zhì)條件和隧道施工方法，應(yīng)用大型有限元軟件FLAC，模擬施加開挖、地裂縫接觸面、襯砌結(jié)構(gòu)及上下盤地層相對(duì)豎向錯(cuò)動(dòng)位移，對(duì)變形縫間距分別為5m、10m、15m的襯砌結(jié)構(gòu)騎縫、跨縫方案，進(jìn)行了三維有限元數(shù)值計(jì)算并進(jìn)行比較分析：重點(diǎn)分析了變形縫間距10m襯砌結(jié)構(gòu)騎縫時(shí)圍巖與襯砌的力學(xué)響應(yīng)變化特征；

2、同時(shí)，考慮黃土流變特性，分析了地鐵運(yùn)行100年內(nèi)流變對(duì)地裂縫區(qū)間隧道襯砌圍巖力學(xué)性狀的影響。
　　地裂縫地層上下盤錯(cuò)動(dòng)位移由下向上發(fā)展過程中，地裂縫接觸面?zhèn)鬟f剪應(yīng)力作用使得上部錯(cuò)動(dòng)位移隨埋深減小而減小，分析確定了計(jì)算模型地裂縫活動(dòng)的位移邊界條件。隧道開挖施工時(shí)，隨著地裂縫接觸面剪應(yīng)力釋放，地裂縫兩側(cè)圍巖錯(cuò)動(dòng)位移增長(zhǎng)，從而削弱了襯砌結(jié)構(gòu)運(yùn)行期地裂縫活動(dòng)引起圍巖錯(cuò)動(dòng)位移的發(fā)展。
　　地裂縫錯(cuò)動(dòng)位移作用下，襯砌結(jié)構(gòu)騎縫穿越地裂縫時(shí)

3、襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力較小，上盤內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)腰部出現(xiàn)拉應(yīng)力集中區(qū)域；上盤內(nèi)拱頂、仰拱底圍巖壓力較下盤明顯減??；下盤內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)變形縫間隙基本保持不變，上盤內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)變形縫間隙均增大，地裂縫處變形縫間隙增長(zhǎng)最大；地裂縫兩側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)的相對(duì)沉降差較大，不利于變形縫防滲。襯砌結(jié)構(gòu)跨越地裂縫時(shí)能有效地控制各變形縫沉降差的發(fā)展，有利變形縫防滲，但襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力增大；地裂縫兩側(cè)變形縫間隙增長(zhǎng)較大。
　　變形縫間距10m襯砌結(jié)構(gòu)騎縫穿越地裂縫時(shí)，隨著地裂縫錯(cuò)動(dòng)位

4、移增大，圍巖應(yīng)力、襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形縫兩端相對(duì)位移逐漸增大，變形縫處圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)應(yīng)力集中；下盤拱底圍巖壓力顯著增大，上盤拱底圍巖壓力顯著減?。灰r砌結(jié)構(gòu)最大拉主應(yīng)力和最大壓主應(yīng)力分別為2.238MPa和5.510MPa；下盤內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)沉降明顯，地裂縫兩側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)相對(duì)沉降差較大，但只有無襯砌結(jié)構(gòu)時(shí)地裂縫錯(cuò)動(dòng)位移的一半。建立了襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力與地裂縫兩側(cè)沉降差的相關(guān)關(guān)系，給出了上盤仰拱底圍巖加固處理的沉降差控制條件。
　　初步分析了黃