【碩士】馬蹄形地鐵隧道40°斜穿地裂縫的變形破壞機理研究【2010】

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內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：結構工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度： 2010年　　地裂縫是一種嚴重的地質(zhì)災害，對于人類的日常生活有著重大的威脅。在我國的古城西安，橫穿市區(qū)的地裂縫已經(jīng)達到了14條，這對于正在修建中的西安地鐵是一個嚴峻的考驗。然而，國內(nèi)外的地鐵工程的建設史上，并沒有在此類場地建設地鐵的先例，更沒有現(xiàn)成的規(guī)范規(guī)程可循，所以研究地裂縫對地鐵隧道結構的作用機理和破壞模式，選擇合理的襯砌結構形式，找出如何保證在地裂縫作用下襯砌結構的整體穩(wěn)定性的方法，對西安地鐵的建設具有一定的工程意義?！　榱搜芯康罔F隧道穿越地裂縫段時，在地裂縫活動時的受力模式及其周圍土體的壓力的變化形式，課題組利用長安大學的大型沉降試驗平臺，進行了馬蹄形地鐵隧道結構穿越地裂縫的物理模型試驗。通過試驗得到如下一些結論：　　(1)隧道結構穿越地裂縫，當?shù)亓芽p的上盤沉降完成時，預設地裂縫擴展，土體頂部出現(xiàn)大量張拉裂縫，張拉裂縫在穿越結構頂部的時候與預設裂縫有較大的夾角，大約在20。左右，也有幾條沿縱向擴展的次生裂縫產(chǎn)生，說明結構對裂縫的擴展影響有一定的影響，同時也說明結構有較大的軸向剛度。　　(2)從模型頂面土體變形、結構周圍土壓力分布、結構應力應變分布、結構裂縫擴展宏觀現(xiàn)象觀測等綜合分析來看，地裂縫的活動對穿越裂縫帶的整體式隧道結構的影響范圍主要在地裂縫附近兩側(cè)，尤其對下盤靠近裂縫帶結構的影響最大，在地裂縫帶附近結構頂部受拉，底部受壓。隧道結構40。斜穿地裂縫時，地裂縫上盤下降將導致結構發(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構將阻止結構頂部一定范圍內(nèi)的巖土體向下運動，而結構兩側(cè)下降的土體對結構頂部的土體將產(chǎn)生向下的拖拽作用，這會極大地增大隧道結構頂部的豎向圍巖壓力。　　此外，利用有限元軟件ANSYS對馬蹄形隧道模型進行數(shù)值模擬，將數(shù)值計算的結果與物理模型試驗的結果進行比較，結果顯示其位移、應力、應變等變化規(guī)律具有一致性?！　?

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