【碩士】馬蹄形地鐵隧道40°斜穿地裂縫的變形破壞機(jī)理研究【2010】

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　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：長(zhǎng)安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2010年　　地裂縫是一種嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)于人類的日常生活有著重大的威脅。在我國(guó)的古城西安，橫穿市區(qū)的地裂縫已經(jīng)達(dá)到了14條，這對(duì)于正在修建中的西安地鐵是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。然而，國(guó)內(nèi)外的地鐵工程的建設(shè)史上，并沒有在此類場(chǎng)地建設(shè)地鐵的先例，更沒有現(xiàn)成的規(guī)范規(guī)程可循，所以研究地裂縫對(duì)地鐵隧道結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理和破壞模式，選擇合理的襯砌結(jié)構(gòu)形式，找出如何保證在地裂縫作用下襯砌結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性的方法，對(duì)西安地鐵的建設(shè)具有一定的工程意義?！　榱搜芯康罔F隧道穿越地裂縫段時(shí)，在地裂縫活動(dòng)時(shí)的受力模式及其周圍土體的壓力的變化形式，課題組利用長(zhǎng)安大學(xué)的大型沉降試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了馬蹄形地鐵隧道結(jié)構(gòu)穿越地裂縫的物理模型試驗(yàn)。通過試驗(yàn)得到如下一些結(jié)論：　　(1)隧道結(jié)構(gòu)穿越地裂縫，當(dāng)?shù)亓芽p的上盤沉降完成時(shí)，預(yù)設(shè)地裂縫擴(kuò)展，土體頂部出現(xiàn)大量張拉裂縫，張拉裂縫在穿越結(jié)構(gòu)頂部的時(shí)候與預(yù)設(shè)裂縫有較大的夾角，大約在20。左右，也有幾條沿縱向擴(kuò)展的次生裂縫產(chǎn)生，說明結(jié)構(gòu)對(duì)裂縫的擴(kuò)展影響有一定的影響，同時(shí)也說明結(jié)構(gòu)有較大的軸向剛度?！　?2)從模型頂面土體變形、結(jié)構(gòu)周圍土壓力分布、結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變分布、結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)展宏觀現(xiàn)象觀測(cè)等綜合分析來看，地裂縫的活動(dòng)對(duì)穿越裂縫帶的整體式隧道結(jié)構(gòu)的影響范圍主要在地裂縫附近兩側(cè)，尤其對(duì)下盤靠近裂縫帶結(jié)構(gòu)的影響最大，在地裂縫帶附近結(jié)構(gòu)頂部受拉，底部受壓。隧道結(jié)構(gòu)40。斜穿地裂縫時(shí)，地裂縫上盤下降將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)、彎曲、剪切變形破壞?！　?3)跨地裂縫的整體式隧道結(jié)構(gòu)將阻止結(jié)構(gòu)頂部一定范圍內(nèi)的巖土體向下運(yùn)動(dòng)，而結(jié)構(gòu)兩側(cè)下降的土體對(duì)結(jié)構(gòu)頂部的土體將產(chǎn)生向下的拖拽作用，這會(huì)極大地增大隧道結(jié)構(gòu)頂部的豎向圍巖壓力。　　此外，利用有限元軟件ANSYS對(duì)馬蹄形隧道模型進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與物理模型試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示其位移、應(yīng)力、應(yīng)變等變化規(guī)律具有一致性?！　?

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