原文传递
断裂错动引起上覆土层破裂及其对地铁隧道影响机制研究
| 论文题名： | 断裂错动引起上覆土层破裂及其对地铁隧道影响机制研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;断裂错动;上覆土层;变形破裂;动力响应 |
| 摘要： | 在我国活动断裂分布十分广泛，尤其在我国的中西部地区，随着我国“一带一路”国家战略实施以及城镇化进程的加快，高速铁路、公路以及城市轨道交通建设将不可避免地穿越或邻近断裂带通过，断裂带的存在及发育给我国目前大规模的工程建设带来较为严重的安全威胁，一旦发生断裂错动，将引起上覆土层产生错动和地表破坏，对铁路、公路和城市轨道交通工程产生严重影响。本文以西安地铁临潼线穿越骊山山前断裂为研究背景，基于数值模拟和理论分析，开展了断裂错动对上覆土层及地铁隧道影响机制的研究，旨在分析各因素对上覆土体破裂扩展的影响，揭示基岩断裂错动下上覆土体变形破裂的内在规律，分别研究断裂错动和地震动力作用对跨断裂地铁隧道的影响机制，提出跨断裂地铁隧道设防对策。主要结论与成果如下: （1）查明了地铁临潼线穿越活动断裂带特征，对场区地震构造进行了评价，估算了断裂活动引起的位移量。 （2）通过建立二维有限元地质模型，分析了上覆土层厚度、基岩断裂倾角、断裂位错量以及土体力学性质等因素对基岩断裂错动引发上覆土层变形与破裂的影响机制，揭示了断裂错动作用下上覆土层变形分区特征、土体应力状态以及临界位错量的内在规律，总结了断裂错动下上覆土层变形破裂过程及力学机制。 （3）基于有限元理论，通过建立地铁隧道-断裂-地层三维有限元模型，分析了断裂错动下地层位移和隧道沉降变形、地层应力以及隧道结构内力等变化特征，并分别给出了断裂两侧上、下盘影响范围，探讨了隧道结构受力特征，揭示了断裂错动对地铁隧道的影响机制。 （4）基于有限差分理论建立了三维动力模型，对地震动力作用下跨断裂地铁隧道的响应特征进行了模拟分析，揭示了断裂两侧地层及隧道结构的加速度、位移、土压力以及结构内力的响应规律，结果表明隧道结构的响应特征具有明显上盘效应，给出了地震作用下跨断裂地铁隧道结构内力的影响范围。 （5）基于断裂错动和地震动力响应下隧道结构受力变形的影响范围，确定了跨断裂地铁隧道上、下盘设防长度的理论值，考虑到工程安全性及断裂复杂性，给出了设防建议值为上盘75m、下盘50m；并从工程应对措施出发，提出了跨断裂地铁隧道结构设防对策。 |
| 作者： | 郭瑞 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 黄强兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
