地裂縫對(duì)高鐵的影響機(jī)制及工程措施研究.pdf

1、我國(guó)是世界上地裂縫災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家，地裂縫分布十分廣泛，其發(fā)生頻率和災(zāi)害程度逐年加劇，對(duì)我國(guó)當(dāng)前正在大規(guī)模建設(shè)的高速鐵路構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。本文以山西斷陷盆地地裂縫災(zāi)害為研究背景，選擇已開工建設(shè)的大西客運(yùn)專線穿越地裂縫段為研究對(duì)象，采用物理模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析計(jì)算相結(jié)合的方法，重點(diǎn)了開展活動(dòng)地裂縫對(duì)高速鐵路工程危害機(jī)理的研究，揭示了地裂縫活動(dòng)作用下高鐵路基工程、高鐵橋梁工程的變形破壞機(jī)理，并提出了大西客運(yùn)專線穿越地裂縫帶的防治對(duì)策

2、。為大西客運(yùn)專線跨越地裂縫帶的路基工程、橋梁工程及地裂縫災(zāi)害防治提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。本文主要取得成果如下：
　?。?）在大西客運(yùn)專線區(qū)域地質(zhì)背景分析的基礎(chǔ)上，按照延伸長(zhǎng)度、力學(xué)性質(zhì)及主次關(guān)系特征提出了山西地裂縫的成因分類；基于易發(fā)程度、活動(dòng)性及對(duì)線路的可能影響范圍，提出了高鐵工程場(chǎng)地地裂縫活動(dòng)分級(jí)、易發(fā)性評(píng)價(jià)以及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，將地裂縫危險(xiǎn)性等級(jí)分為四級(jí)即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)，并對(duì)大西客運(yùn)專線沿線典型地裂縫進(jìn)行了成因分析、活動(dòng)性評(píng)

3、價(jià)及其對(duì)高鐵工程危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。
　?。?）通過大比例尺（1:5）地裂縫活動(dòng)對(duì)高速鐵路路基影響的物理模型試驗(yàn)，結(jié)合數(shù)值模擬計(jì)算，揭示了高速鐵路路基小角度通過地裂縫帶的變形破壞機(jī)制：①路基工程中的剛性結(jié)構(gòu)混凝土底板在地裂縫上盤的下降過程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、彎曲變形，其變形破壞模式為扭轉(zhuǎn)、彎曲變形引起的拉張-扭剪破壞。②鋼筋混凝土板上的裂縫主要集中在板的中部，近平行分布，與地裂縫呈小角度相交；裂縫帶在混凝土底板下盤位置的面積略大于上盤位置的面積，

4、下盤結(jié)構(gòu)變形破壞較上盤嚴(yán)重。③混凝土板下破壞的 CFG樁的位置全都集中在地裂縫附近且大都在下盤，表明鋼筋混凝土板改變了通常意義上的上盤破壞較嚴(yán)重的現(xiàn)象。
　?。?）通過幾何比例尺1：20的高鐵橋梁穿越地裂縫帶的物理模型試驗(yàn)和實(shí)體工程數(shù)值模擬計(jì)算，揭示了高鐵橋梁橋基、箱梁及軌道的受力變形機(jī)制：①隨著地裂縫位錯(cuò)量的增加，地表逐漸出現(xiàn)了錯(cuò)臺(tái)；上盤靠近地裂縫的樁所受上部荷載變小，下盤靠近地裂縫的樁所受荷載明顯增大；樁身彎矩不隨地裂縫變化而

5、變化。②地裂縫活動(dòng)作用下，橋梁結(jié)構(gòu)中上盤緊靠地裂縫的箱梁與橋墩發(fā)生了脫空，最大脫空值約為9cm；位于上盤的緊靠地裂縫的兩箱梁接頭發(fā)生張開，最大張開量為2cm左右。地裂縫活動(dòng)對(duì)跨越地裂縫的箱梁影響較大，而對(duì)未跨越地裂縫的箱梁影響較小。
　?。?）提出了:①路基穿越地裂縫時(shí)，應(yīng)采取如下措施：加強(qiáng)地表水和地下水的處理；地基和路堤加固處理，除常規(guī)的加固措施外，應(yīng)適當(dāng)提高路基的剛度和延展性，同時(shí)路基上部結(jié)構(gòu)與下部處理措施分開；②橋梁跨越地裂