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(shè)中所遇到的一類獨(dú)特的地質(zhì)問題，在國內(nèi)外的地鐵建設(shè)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(shè)中也無現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)和工程可作參考。地裂縫穿越地鐵區(qū)間，無論是建設(shè)期還是運(yùn)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(shè)和安全運(yùn)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(shè)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(yùn)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(luò)的方法對西安f7地裂縫的未來垂直活動量進(jìn)行了預(yù)測；總結(jié)了地裂縫在地表斷坎形態(tài)曲線的一些統(tǒng)計(jì)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(gòu)模型，利用本文f7地裂縫的預(yù)測值來分析和研究地裂縫的活動可能對西安地鐵運(yùn)營期所造成的影響。
　　在本文研究的基礎(chǔ)上，得到了如下的幾點(diǎn)認(rèn)識：
　　(1)西

3、安曲江南湖的蓄水運(yùn)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(yùn)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(yùn)行正常、僅l號縫失效、僅2號縫失效、l，2號縫同時(shí)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(yùn)行后，無論是防滲體運(yùn)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(yùn)行初期階段應(yīng)該加強(qiáng)對防滲體的保護(hù)。
　　(2)采用回歸分析法，對地裂縫垂直活動量的時(shí)間歷程過程進(jìn)行了分析，認(rèn)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(luò)方法對影響地裂縫未來活動的多因素進(jìn)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(jié)地裂縫在地表斷

5、坎形態(tài)曲線的一些統(tǒng)計(jì)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(yùn)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(yù)測值分析了其對地鐵隧洞襯砌安全運(yùn)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(yīng)力為5.98MPa,最大拉應(yīng)力為5.48MPa，其中拉應(yīng)力超出了C

6、30混凝土的設(shè)計(jì)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(yīng)力的區(qū)域應(yīng)該采取措施協(xié)調(diào)變形且處理掉過大的拉應(yīng)力，諸如在該區(qū)域設(shè)置變形縫，沉降縫等工程措施進(jìn)行防范。這樣既可以將過大的拉應(yīng)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(yùn)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(shè)計(jì)和安全運(yùn)營提供一定的參考，具有一定的理