地裂縫及地下水對西安地鐵隧洞襯砌受力變形影響的研究.pdf

1、地裂縫是在西安地鐵建設中所遇到的一類獨特的地質(zhì)問題，在國內(nèi)外的地鐵建設史中也是首次面對這樣的地質(zhì)現(xiàn)象，因而，在西安地鐵的建設中也無現(xiàn)成的經(jīng)驗和工程可作參考。地裂縫穿越地鐵區(qū)間，無論是建設期還是運營期都是比較棘手且亟待解決的問題，尤其是地裂縫的活動將會對地鐵隧洞的建設和安全運營產(chǎn)生極其不利的影響。
　　針對上述問題，本文從西安地鐵建設中的主要工程地質(zhì)問題入手，做了如下主要工作:分析了西安曲江南湖的蓄水運營對西安f7地裂縫與地鐵二號線

2、交匯處地下滲流場的影響及曲江南湖自身送行的安全性問題；分別采用回歸分析法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的方法對西安f7地裂縫的未來垂直活動量進行了預測；總結了地裂縫在地表斷坎形態(tài)曲線的一些統(tǒng)計規(guī)律以及地裂縫的活動形式對地鐵隧洞襯砌受力變形的最不利影響；選取西安地鐵區(qū)間的土性參數(shù)，采用蠕變本構模型，利用本文f7地裂縫的預測值來分析和研究地裂縫的活動可能對西安地鐵運營期所造成的影響。
　　在本文研究的基礎上，得到了如下的幾點認識：
　　(1)西

3、安曲江南湖的蓄水運行，將會對f7地裂縫與地鐵二號線交匯處的地下滲流場造成一定的影響。無論是南湖防滲體運行正常還是部分防滲體失效均會造成f7地裂縫與地鐵二號線交匯處地下水位的上升，其中南湖防滲體運行正常、僅l號縫失效、僅2號縫失效、l，2號縫同時失效造成該處地下水位上升分分別依次為26.4cm、26.99cm、27cm、27cm。南湖在蓄水運行后，無論是防滲體運行正常還是部分防滲體失效，湖兩岸的坡降均是由大逐漸變小，最后趨于穩(wěn)定的漸變過程

4、。因而，特別在蓄水運行初期階段應該加強對防滲體的保護。
　　(2)采用回歸分析法，對地裂縫垂直活動量的時間歷程過程進行了分析，認為f7地裂縫在大約40年之后(即2045年)基本趨于穩(wěn)定，不再發(fā)展變化，其最終的累積沉降量為438mm，f7地裂縫未來的年平均活動速率為l.5mm／a。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡方法對影響地裂縫未來活動的多因素進行較全面的分析，得到地裂縫的未來最大垂直活動量在3mm/a以內(nèi)。
　　(3)通過總結地裂縫在地表斷

5、坎形態(tài)曲線的一些統(tǒng)計規(guī)律得到了地裂縫的三種常見的地表表現(xiàn)形態(tài)曲線即折線型、傾斜直線型、水平直線型；并分別分析了這三種類型的邊界條件對地鐵運營造成的可能影響，得出了水平直線型邊界為最不利的工況。
　　(4)利用f7地裂縫的預測值分析了其對地鐵隧洞襯砌安全運營的影響，通過有限元分析得到了地鐵隧洞襯砌的拱頂、拱底最大沉降位移，且其值均不超過14cm；隧洞二次襯砌的最大壓應力為5.98MPa,最大拉應力為5.48MPa，其中拉應力超出了C

6、30混凝土的設計極限，且最值出現(xiàn)在上盤的底部，下盤的頂部，具體位置處于上(下)盤的1/3～2/3區(qū)域。說明在出現(xiàn)拉應力的區(qū)域應該采取措施協(xié)調(diào)變形且處理掉過大的拉應力，諸如在該區(qū)域設置變形縫，沉降縫等工程措施進行防范。這樣既可以將過大的拉應力釋放掉，也可以充分發(fā)揮混凝土等不同材料的受力性能，有利于地鐵隧洞的安全運營。
　　本文的工作不僅可以為地裂縫的研究提供一種新的思路，而且可以為西安地鐵的設計和安全運營提供一定的參考，具有一定的理